V8架构 arm armv8架构中文手册

学习Armv8架构参考手册时，对部分内容的翻译和整理

文章目录

• 1. Armv8支持的数据类型

• 1.1 整数数据类型
• 1.2 浮点数据类型
• 1.3 Armv8提供的寄存器文件

• 2. 矢量格式

• 2.1 AArch64位状态下的矢量格式
• 2.2 AArch32状态下的矢量格式

1. Armv8支持的数据类型

1.1 整数数据类型

数据类型名称	位数
Byte	8bits
Halfword	16bits
Word	32bits
Doubleword	64bits
Quadword	128bits

1.2 浮点数据类型

• 半精度（Half-precision）
• 单精度（Single-precision）
• 双精度（Double-precision）
• 双精度（Double-precision）
• BFloat16

1.3 Armv8提供的寄存器文件

Armv8架构提供了两个寄存器文件：

• 通用寄存器文件；
• SIMP&FP寄存器文件

上述两个寄存器文件中，寄存器的宽度取决于执行状态：

• 在AArch64执行状态中：
  （1）通用寄存器文件包含64位寄存器：许多指令可以将这些寄存器作为64位寄存器或32位寄存器访问，仅使用低32位。
  （2）SIMP&FP寄存器文件包含128位寄存器：
    a. 四字整形数据类型（Quadword）仅适用于SIMP&FP寄存器文件；
    b. 浮点数据类型仅适用于SIMO&FP寄存器文件；
    c. 虽然AArch64向量寄存器支持128位向量，但有效向量长度可以是64位或128位，具体取决对于所使用的A64指令编码。
• 在AArch32执行状态中：
  （1）通用寄存器文件包含32位寄存器：
     a. 两个32位寄存器可以支持一个双字；
     b. 支持矢量格式；
  （2）SIMP&FP寄存器文件包含64位寄存器：AArch32状态不支持四字整数或浮点数据类型。
  Note： 两个连续的64位寄存器可以用作一个128位寄存器。

2. 矢量格式

在对SIMP&FP寄存器文件进行操作的SIMD指令的实现中，寄存器可以保存一个或多个压缩元素，所有元素的大小和类型都相同。

寄存器和数据类型的组合描述了元素的向量。该向量被认为是指令中指定的数据类型的元素数组。向量中元素数量由数据元素的的大小和寄存器的大小表示。

2.1 AArch64位状态下的矢量格式

在AAr64状态下，SIMD&FP寄存器可以被称为Vn，其中n为0~31的值。

SIMP&FP寄存器支持加载、存储和数据处理操作的三种数据格式：

• 寄存器有效位中的单个标量元素；
• 字节、半字或字元素的64位向量；
• 字节、半字、字或双字元素的128位向量。

元素大小在下表中定义，向量格式描述为：

• 对于128位向量：{.2D，4S，8H，16B}
• 对于64位向量：{.1D，2S，4H，8B}

助记符（Mneminic）	大小（size）
B	8bits
H	16bits
S	32bits
D	64bits

如下图为AArch64状态下的SIMD向量：

2.2 AArch32状态下的矢量格式

下表显示其可用的格式，每个指令描述指定指令支持的数据类型。

乘法指令必须区分整数和浮点数据类型。

生成双宽度（长）结果的整数乘法指令必须将输入数据类型指定为有符号或无符号。然而，一些整数乘法指令使用模运算，因此不必区分有符号和无符号输入。

Note： 在AArch32状态下，一对偶数和随后的奇数双字寄存器可以连接起来，并被视为单个四字寄存器。

下图为AArch32状态下的高级SIMD向量：

AArch32通用寄存器支持基本指令集中SIMD指令使用的向量格式。如下图显示了这些格式，这意味着通用寄存器可被视为2个半字或4个字节。