32位PowerPC常用指令集总结

32位PowerPC常用指令集总结

32位PowerPC常用指令集总结

第一部分PowerPC 精简指令集计算机(RISC)简介

PowerPC 体系结构是一种精减指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）体系结构，定义了200 多条指令。PowerPC 之所以是RISC，原因在于大部分指令在一个单一的周期内执行，而且通常只执行一个单一的操作（比如将内存加载到寄存器，或者将寄存器数据存储到内存）。

PowerPC 体系结构分为三个级别（或者说是“book”）。通过对体系结构以这种方式进行划分，为实现可以选择价格/性能比平衡的复杂性级别留出了空间，同时还保持了实现间的代码兼容性。

Book I. 用户指令集体系结构（Power ISA User Instruction Set Architecture）

定义了通用于所有PowerPC 实现的用户指令和寄存器的基本集合。这些是非特权指令，为大多数程序所用。

Book II. 虚拟环境体系结构（Power ISA Virtual

器的第63位），E600内核采用大端编码方式，指令的第0位是MSB（Most Significant Bit）位，第31位是LSB（Least Significant Bit）。

e600内核指令的高6位字段（第0-5位）被称为OPCD字段（Primary Opcode Field），根据OPCD字段的不同，PowerPC的指令集分为以下几类。

2.1 I-form指令格式

该类是无条件转移指令。

0-5 6-29 30 31

OPCD LI AA LK

AA=0，表示LI中存放的是相对地址LI*4，基址是当前指令的地址

AA=1，表示LI中存放的是绝对地址LI*4

LK=1，表示转移到目的地址的同时，将当前指令的下一条指令存入LR寄存器

LK=0，仅仅表示跳转到目的地址，而不用修改LR寄存器

例如：

b LI//AA=0, LK=0

解释：跳转到目的地址：LI*4+当前指令的地址

ba LI//AA=1,LK=0

解释：跳转到：LI*4

bl LI//AA=0,LK=1

解释：跳转到目的地址：LI*4+PC，同时把PC+4放入LR寄存器

备注：PC放的是当前指令的地址。

bla LI//AA=1,LK=1

解释：跳转到目的地址：LI*4，同时把PC+4放入LR寄存器

给出一段汇编指令示例：

0x1000051c

……

0x10000568：4b ff ff ff b5 对应汇编：bl 10000051c

0x1000056c：38 00 00 00 对应汇编：li r0,0 解释：

bl 10000051c对应的机器指令为：

4b ff ff ff b5，其中的LK=0xed。

将LK*4符号扩展到32为对应的真值为-0x4c，而当前指令的地址为0x1000056c，所以跳转的目标地址就是0x1000056c+(-0x4c)=0x1000051c即为print函数的入口地址。

因此如果想获得下一条指令的有效地址可以使用下面的汇编代码：

bl invstr //将当前指令的下一条指令PC+4放入LR寄存器

invstr：mflr r6 //将LR寄存器的内容放入r6寄存器中

2.2 B-Form指令格式

该类为有条件转移指令

0-5 6-10 11-15 16-29 30 31 OPCD BO BI BD AA LK 包含下面4条指令：

bc BO, BI, BD //AA=0 LK=0

bca BO, BI, BD //AA=1 LK=0

bcl BO, BI, BD //AA=0 LK=1

bcla BO, BI, BD //AA=1 LK=1

解释：AA和LK的含义同上，下面详细介绍一下BO，BI，BD字段的含义。

BO字段：从6位至10位，共5 bit：

BO[0]为1：表示根据CTR寄存器是否为0进行转移；

为0：根据CR寄存器的相应字段和BI字段中的条件进行转移。

BO[1]为1：指定的条件为真时转移

为0：指定的条件为假时转移

BO[2]为1：执行bc指令时，CTR寄存器保持不变

为0：执行bc指令时，CTR寄存器自减

BO[3]为1：CTR寄存器为0时进行条件转移为0：CTR寄存器非0时进行条件转移

BO[4]为1：bc指令将被判断为执行转移功能，处理器将预取转移指令目标地址后面的几条指令，并将预先取得的指令放入缓冲对列。

为0：bc指令不被判断为执行转移功能，不预取转移指令目标地址后面的几条指令

BI字段（11-15bit）的功能：

BI[0-2]的值n（n在0到7之间）：指出CR寄存器中的CRn字段的状态作为指令跳转条件

BI[3-4]的值表述指令跳转条件，具体如下：

00 使用LT（小于）状态作为指令的转移条件

01 使用GT（大于）状态作为指令的转移条件

10 使用EQ（等于）状态作为指令的转移条件

11 使用SO（溢出）状态作为指令的转移条件

BD字段（16-29bit）：指出转移的目标地址

现在我们给我几个例子：

bc 16,0，BD

解释：

BO[0]为1：表示根据CTR寄存器是否为0进行转移，和CR寄存器无关了；

BO[2]为0：执行bc指令时，CTR寄存器自减；BO[3]为0：CTR寄存器为非0时进行条件转移；BO[4] 为0：bc指令不被判断为执行转移功能，不预取转移指令目标地址后面的几条指令

综上，该指令的意思是将CTR寄存器自减，如果CTR不为0则跳转到BD指示的地址处。