3. ARM_寄存器组织

概述

什么是寄存器:

寄存器是CPU内部的存储器,没有地址。寄存器用于暂时存放参与运算的数据和运算结果。寄存器包括通用寄存器、专用寄存器、控制寄存器

  • 通用寄存器:可以存取的数据不受限制 ,什么都可以存。
  • 专用寄存器:存放的数据有特殊含义,比如PC,IR
  • 控制寄存器:存放的是CPU的控制信息,比如存储控制CPU模式的寄存器。

C语言与寄存器:

C语言中可以使用register来修饰变量,使得该变量存入到寄存器中。此时该变量不能通过&取地址进行操作,因为寄存器没有地址;该变量的类型也不能为浮点型,只能为整型,因为寄存器只能处理整型数据;该变量也不能是全局变量,只能是局部变量,这时C语言的规定,为了防止过多寄存器被占用。

CPU计算c = a+b的过程:

当CPU计算a+b时,需要经过以下步骤:

  • 从内存中获取a,b的值并放入寄存器中
  • 寄存器的数据通过运算器计算出结果,并放入另一个寄存器中
  • CPU将运算结果写回内存

<think>好的,我现在需要回答用户关于ARM汇编中.global指令和_start标签的用法和含义的问题。首先,我应该回忆一下自己对这些概念的理解,并确保信息的准确性。 首先,.global指令在汇编语言中的作用是将一个符号(比如函数或变量)声明为全局的,这样其他文件也可以访问它。在ARM汇编中,链接器需要知道哪些符号是入口点或者需要在不同文件之间共享,所以使用.global来声明这些符号。例如,程序的入口点_start通常需要被声明为.global,以便链接器能够识别并从那里开始执行程序。 接下来是_start标签,它代表程序的入口点,类似于C语言中的main函数。在汇编程序中,如果没有指定其他入口点,链接器默认会寻找_start标签作为程序的起始地址。因此,在编写独立的汇编程序时,必须定义_start标签,并且用.global声明它,否则链接时会报错。 然后,我需要结合用户提供的引用内容来验证这些信息。例如,引用[2]提到使用gdb调试时设置断点在_start标签处,这说明_start确实是程序的起点。而引用[3]中的示例代码可能涉及到模式切换和堆栈初始化,这可能是在_start之后执行的初始化步骤,但和.global的关系不大,不过可以作为上下文参考。 需要注意的是,用户提供的引用中有一些关于ARM和Thumb模式的内容,但当前问题不涉及这些,所以可以忽略。但需要确保回答不涉及无关内容,保持专注。 可能还需要检查是否有特殊情况,例如,如果用户使用不同的汇编器或链接器是否有不同的行为。比如,某些工具链可能允许自定义入口点名称,但通常默认是_start。此外,当有多个.global符号时,链接器如何确定入口点?通常是通过链接脚本或命令行参数指定,但默认情况下是_start。 另外,是否需要提到其他相关的指令,比如.extern?可能用户没有问,但.global的对立面是.extern,用于声明外部符号。不过用户的问题仅限于.global和_start,所以暂时不需要扩展,除非有直接关联。 现在,我需要组织这些信息,以清晰的结构回答用户的问题,包括: 1. 解释.global指令的作用和用法,可能举例说明。 2. 解释_start标签的意义和它在程序中的角色。 3. 两者的结合使用,为什么需要同时使用.global和_start。 4. 可能的常见错误,比如忘记声明.global导致链接错误。 同时,根据用户的要求,生成相关问题。例如,关于如何定义多个全局符号,入口点是否可以更改,或者与其他指令如.section的关系等。 最后,确保使用正确的中文术语,并且LaTeX格式正确,例如指令名称用等宽字体,可能需要用$包裹,但根据用户示例,代码块使用反引号,行内代码用$...$,需要注意这点。例如,.global应写在$内部吗?用户示例中的代码块使用反引号,而行内表达式如$x^2$使用$。因此,汇编指令如.global和_start应该用行内代码格式,即$...$,例如:`.global`在汇编中写作$.global$,或者直接用反引号?需要看用户示例中的处理方式。 在示例中,用户给出的Python代码用反引号包裹的代码块,而行内数学表达式用$。因此,汇编指令如.global应该用行内代码,可能用反引号,或者根据用户示例中的规则,可能行内变量如指令名称使用$...$。但用户示例中的行内数学表达式用$,而代码用反引号,所以可能需要将汇编指令放在反引号中,或者在中文句子中用$包裹。需要确认用户的要求:所有行内数学表达式用$,但代码块用反引号。所以这里的.global和_start属于代码,应该用反引号?或者按照用户示例中的快速排序代码块,使用反引号,而行内如变量用$。可能用户希望汇编指令作为代码,所以用反引号,如`.global`。 但用户给出的系统级指令中,行内数学表达式必须用$,而代码块用反引号。因此,汇编指令属于代码,所以行内出现的指令应该用反引号包裹,例如`.global`。但用户示例中的“快速排序”里的代码块用反引号,而行内没有代码,只有数学表达式。因此,可能在这里,当在段落中提到汇编指令时,应该使用反引号,而不是$。比如,“`.global`指令用于...”。 不过,用户示例中的数学表达式用$,而代码用反引号,所以需要区分。可能我的回答中,行内出现的汇编指令应该用反引号,例如`.global`,而数学表达式如变量用$。需要确认。 现在,根据用户的系统级指令,第一条说明行内数学表达式必须用$,但代码属于另一种情况,应该用反引号。例如,示例中的Python代码用反引号,而数学变量用$。所以,在回答中,当提到汇编指令如.global时,应该用反引号,而数学表达式如寄存器名可能用$?或者是否将汇编指令视为行内代码,用反引号? 可能用户希望代码元素(如指令、标签)用反引号,而数学符号如寄存器名用$。例如,`.global`指令用于声明全局符号,而寄存器如$R0$需要用$包裹。但需要保持一致性。 不过,用户的示例中并没有出现这种情况,所以可能需要根据常识判断。例如,在中文技术文档中,汇编指令通常用等宽字体,即反引号,而寄存器名如R0可能用$R0$或者反引号。但根据用户给出的示例,数学表达式用$,而代码块用反引号,所以可能寄存器名属于变量,用$,而指令属于代码用反引号。 例如: 在ARM汇编中,`.global`指令用于声明一个符号为全局可见。例如,`_start`标签通常需要被声明为`.global`,以便链接器识别程序的入口点。初始化时,可能需要设置堆栈指针,如引用[3]中所示:`MOV SP, R0`。 因此,在回答中,汇编指令和标签用反引号,而寄存器和数学表达式用$。需要检查用户提供的引用中的例子,例如引用[3]中的代码用反引号,而数学表达式如`#Mode_FIQ`可能用反引号,但用户要求数学表达式用$,所以可能需要调整。不过用户的引用内容可能不符合当前格式要求,但回答需要符合用户指定的格式。 可能这里在矛盾,用户提供的引用中包含代码,但用户要求回答中的数学表达式用$,而代码块用反引号。因此,在回答中,当提到汇编指令如.global和标签_start时,应使用反引号包裹,如`.global`和`_start`,而涉及到的寄存器或数值用$包裹,例如$R0$,$SP$等。或者可能不需要,因为寄存器名属于代码元素,应该用反引号? 可能需要更仔细地处理。例如: `.global`是汇编器指令,用于声明符号为全局可见。例如,程序的入口点`_start`必须被声明为`.global`,否则链接器无法找到它。在初始化阶段,如设置堆栈指针(引用[3]),代码可能使用`MOV $SP$, $R0$`这样的指令。 这里,指令如MOV和操作数如SP、R0作为代码部分,用反引号包裹,但其中的寄存器名是否用$?根据用户示例,数学表达式用$,而代码用反引号。寄存器名可能属于代码中的元素,所以放在反引号内,例如`MOV SP, R0`,而不是使用$。因此,在回答中,汇编指令和操作数用反引号包裹,而数学表达式如偏移量或数值用$。例如,`SUB R0, R0, #FIQ_Stack_Size`中的`#FIQ_Stack_Size`可能是一个常量,如果属于数学表达式,可能需要用$,但根据用户示例,代码块中的内容应该用反引号,而行内出现的代码元素如指令、标签、寄存器名用反引号。 可能正确的处理方式是:在段落中提到的汇编指令、标签、寄存器等代码相关元素用反引号,而数学表达式如数值计算用$。例如: 使用`.global _start`声明入口点,程序从`_start`开始执行。初始化堆栈时,可能需要执行`MOV SP, R0`(引用[3])。这里的偏移量可能是`#FIQ_Stack_Size`,例如`SUB R0, R0, #FIQ_Stack_Size`。 因此,在回答中,所有代码元素,包括指令、标签、寄存器、立即数等,均用反引号包裹,而数学表达式如公式中的变量用$。例如,讨论到某个公式中的寄存器使用,如$R_0$,但这种情况在当前的回答中可能较少,主要涉及代码元素。 现在,总结回答的结构: 1. 解释.global指令的作用,声明全局符号,供链接器使用。 2. 解释_start标签作为程序入口点的作用。 3. 结合示例代码,说明如何同时使用两者。 4. 引用提供的参考文献中的相关内容,如引用[2]中的调试_start,引用[3]中的初始化代码。 5. 常见问题或错误,如未声明.global导致链接错误。 6. 生成相关问题。 现在,开始组织内容,确保符合格式要求,使用中文,正确引用,代码用反引号,数学公式用$,独立公式用$$...$$,但当前问题可能不需要数学公式,但如果有方程或变量出现的话需要处理。例如,如果讨论到地址计算,可能需要数学表达式。 例如,程序入口地址的计算可以用公式,如$$PC = \text{_start}$$,但这种情况可能较少,可能不需要。 最后,生成相关问题,如关于链接器脚本、入口点修改、其他汇编指令等。</think>在ARM汇编语言中,`.global`指令和`_start`标签分别承担关键作用,以下从定义、用法和实际应用场景进行说明: ### 1. `.global`指令的作用 `.global`(或`.globl`)用于声明符号(如函数、标签)为**全局可见**,使其他汇编文件或链接器能够访问该符号[^1]。 - **典型场景**:声明程序入口点`_start`,或在多文件项目中共享函数。 - **示例**:`.global _start`表示`_start`标签可被外部链接。 ### 2. `_start`标签的含义 `_start`是程序的**默认入口点**,类似于C语言的`main`函数。链接器会从`_start`处开始执行指令[^2]。 - **必须声明为全局**:若未通过`.global _start`声明,链接器将报错“未定义入口点”。 - **初始化责任**:在`_start`中通常包含**初始化代码**,如设置堆栈指针(引用[3]的示例)、配置处理器模式等。 ### 3. 组合使用示例 ```assembly .global _start @ 声明_start为全局符号 _start: @ 程序入口点 MOV R0, #0 @ 初始化操作 B . @ 无限循环 ``` ### 4. 常见问题 - **链接错误**:若忘记`.global _start`,链接阶段会提示`undefined reference to _start`。 - **自定义入口点**:可通过链接器参数(如`-e entry_label`)指定其他入口标签,但需确保其被声明为全局。 ### 引用关联说明 调试时可通过`b _start`在入口点设置断点(引用[2]),而初始化堆栈指针的代码(如`MOV SP, R0`)通常位于`_start`标签后的初始化流程中(引用[3])。
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