AArch32

• A32
• T32
• Jazelleステート
• ThumbEEステート … Jazelle RCT(Runtime Compilation Target)とも呼ばれる

ARMには、ハードウェアスタック機能がない。

サブルーチン呼び出しの命令BLは、元のアドレスをR14=LRに保存する。戻るときはLRをR15=PCに書き込めば良い(mov pc, lr)という豪快な仕様である。

スタックはソフトウェア的に実現されており、スタックポインターはR13を標準的に使う。実際はどのレジスターでも良いはずだが、R13〜R15は割り込みなどモードにより自動的にバンク切り替えされるレジスターであるため、R13を使うことが多い。アセンブラーもR13の別名をSPとしている。

ソフトウェア処理なので動作も変幻自在である。

ARMのアセンブラーでは、A32やT32は、PUSH/POPニーモニックは、原則としてSTM/LDM命令の同等機能のエイリアスとなっている。

例えばA32の場合、レジスター単独のPUSH/POPは次の命令のエイリアスになる。

• PUSH Rt ‐ STR Rt,[SP,#-4]!
• POP Rt ‐ LDR Rt,[SP],#4

複数のレジスターのロードストアは、SPの使い方で、都合4種類がある。

• IB Increment Before ‐ 最初にSPを増分
• IA Increment After ‐ 後でSPを増分
• DB Decrement Before ‐ 最初にSPを減分
• DA Decrement After ‐ 後でSPを減分

一般的なCPUと同じ動きをさせるには、ストアはDB、ロードはIAである。

そこで、SPの動きとは別に動作でも名前が付いている。通常はこちらを使う。

• FD Full Descending (ロードIA、ストアDB)
• ED Empty Descending (ロードIB、ストアDA)
• FA Full Ascending (ロードDA、ストアIB)
• EA Empty Ascending (ロードDB、ストアIA)

使用例

STMFD sp!, { … }

STMED sp!, { … }

STMFA sp!, { … }

STMEA sp!, { … }

ストアしたものは後でロードする前提なので、SPの動きは相互に補完的でなければならない。つまり、一般的なCPUと同じ動きをさせるには、STMFDでpushし、LDMFDでpopする。以下に例を示す(保存するレジスターは一例)。

STMFD   SP!,{R0-R7,LR}
(処理)
LDMFD   SP!,{R0-R7,PC}

サブルーチンの最初と最後をこのようにすると、自動的にPCにLRが入り、元の処理に戻る。

仕様上、最大16個までのコプロセッサーに対応している。

CP0-CP15のうち、CP14は設定と制御用に予約され、CP15はシステム制御コプロセッサーが登録されている。

CP10とCP11はVFPとAdvanced SIMD(NEON)拡張命令をサポートするために使用されている。

CP0-CP7は、実装定義されたベンダー固有の機能の提供のために使用可能。例えば、XScaleのWireless MMXはCP0とCP1が使用されている。Wireless MMXが2つを使うのは、ARM命令体系において、1コプロセッサーあたり最大16レジスターまでしか指定できないためである。内部が2つのコプロセッサーに分かれているわけではない。

VFP(Vector Floating Point)は、ARMにおけるコプロセッサー拡張。

単精度および倍精度の実数演算機能を提供する。

VFPv1

VFPv1は廃止された。

VFPv2

次に含まれる、オプションの拡張機能である。

• ARMv5TE、ARMv5TEJ、ARMv6、ARMv6KアーキテクチャーのARM命令
• ARMv6T2アーキテクチャーのARM命令とThumb命令

vector modeを特徴としていたが、ARMv7以降は段階的に廃止の方向となった。代わりに、後述するAdvanced SIMD(NEON)が搭載される。

VFPv3

次に含まれる、オプションの拡張機能である。

• ARMv7-AとARMv7-RプロファイルのARM命令、Thumb命令、ThumbEE命令

VFPv3には幾つかのバリエーションがある。

• VFPv3 ‐ 無印はNEON搭載。倍精度レジスターは32本搭載
• VFPv3-FP16 ‐ Cortex-A9以降は、half型(16bit float)変換拡張命令に対応する
• VFPv3-D16 ‐ NEONがなく、倍精度レジスターは半分の16本のみ。D16〜D31にアクセスすると未定義命令例外。VFPv2相当の廉価版

VFPv4

浮動小数点数演算の標準IEEE 754の積和演算(FMA)に対応した。

VFPv4にも幾つかのバリエーションがある。

• VFPv4 ‐ 無印は全機能実装。VFPv3-FP16相当のhalf型(FP16)機能も対応する
• VFPv4-D16 ‐ half型に対応するが、NEONがなく、倍精度レジスターは半分の16本のみの廉価版。D16〜D31にアクセスすると未定義命令例外。Cortex-A5などに存在する

ARMにおける標準のSIMD命令セットで、ARMv7-AとARMv7-Rのオプション仕様である。

その関連する実装およびサポートソフトウェアは「NEON」技術と呼ばれている。

VFPv3と共に実装されている場合、レジスターバンクは共有され、いくつかの共有命令が使用される。

これは、x86でFPUの代わりにSSEが利用できるように、ARMではVFPの代わりにNEONを使うことができる。標準的な実装では、半精度拡張を実装しているのは、VFPv3またはNEONのみ。