前回はシフト、ローテイトの落穂ひろいでした。今回は先行する（MSB側の）ビットカウントを行う命令です。時々「こういう操作」が必要なことがあり、「こういう専用命令」が無いと時間がかかるので有った方が嬉しい気もするのです。しかしArmはRISCの割には複雑な感じを醸しだしてる気もします（個人の感想です。）
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※以下は下記にて動作確認しています。
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- Raspberry Pi 4 model B、Cortex-A72コア ARMv8-A
- Raspberry Pi OS (64bit) bullseye
- gcc (Debian 10.2.1-6) 10.2.1 20210110
CLSとCLZ命令
ビットカウントといった場合、「変数（レジスタ）の中で１が立っているビットの数を数える」ことを指すことがありますが、ここではソースレジスタの「先行する」ビットを数えるという前提です。数えた結果はデスティネーションレジスタに格納します。
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- CLS (Count Leading Sign bits)
- CLZ (Count Leading Zero bits)
以下に３２ビットのソースレジスタ（Wx)に対してCLS、CLZ命令を適用した場合の数えるビット範囲のイメージを図にしています。CLSは緑のMSBと一致する黄緑のビット数を数えます。MSBと不一致となる青色ビットで数えるのを止めます。CLZはともかくMSB側から０を数えていき、１を発見したら止めます。
注意すべきなのは、サインビットを数えるCLS命令の場合、レジスタ先頭のMSBと一致する先行ビットの数を数えるのですが、数えるときにMSBは含まれない、というお約束であることです。
それに対してCLZ命令ではべたに数えるので、MSBも０であれば数に含まれます（MSBが０でなければ結果は０です。）
実験用アセンブリ言語ソース
いつもと違い、エイリアス命令などは登場しないので、ただ、３２ビット（W）と６４ビット（X）の違いだけです。１関数＝１命令の実験です。
.globl clsW, clsX, clzW, clzX
.text
.balign 4
clsW:
cls w0, w1
ret
clsX:
cls x0, x1
ret
clzW:
clz w0, w1
ret
clzX:
clz x0, x1
ret
アセンブル関数を呼び出してテストするCのコード
例によって「とりあえず各命令１例だけ」触ってみるコードが以下に。結果は分かり易いように１０進表示です。
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
extern uint32_t clsW(uint32_t, int32_t);
extern uint64_t clsX(uint64_t, int64_t);
extern uint32_t clzW(uint32_t, uint32_t);
extern uint64_t clzX(uint64_t, uint64_t);
int main(void)
{
uint32_t result;
uint64_t resultX;
result = clsW(0, -256);
printf ("clsW: %d\n", result);
resultX = clsX(0, -256);
printf ("clsX %ld\n", resultX);
result = clzW(0, 0x87);
printf ("clzW: %d\n", result);
resultX = clzX(0, 0x87);
printf ("clzX %ld\n", resultX);
return 0;
}
ビルドして実行
コマンドラインが以下に。
gcc -g -O0 -o clsclz clsclz.c clsclz.s
実行結果が以下に。
CLSとCLZの数え方の違いが出ておりますな。