前回は条件フラグを「見て」飛ぶ一般的な条件分岐命令B.condでした。しかし思い起こせばRISC-Vでは条件フラグが無く、「その場」でレジスタの内容を判断して飛ぶ命令ばかりでした。A64でもそういう命令が無いわけではないです。今回はフラグを使わずレジスタの内容で分岐するCBNZ命令一族について実習してみます。
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※実機確認には以下を使用しております。
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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
ARMv8もいろいろレベルがあり、Arm Cortex-A72はARMv8の中でもベーシックな（命令数の少ない）ARMv8p0です。
※A64の最新のマニュアルは以下でダウンロード可能です。
Arm Architecture Reference Manual for A-profile architecture
レジスタの内容で分岐する命令一族
勝手に「CBNZ命令」一族などと呼んでしまいましたが、A64ではレジスタ内容を直接判断して分岐するものは、たかだか以下の４ニーモニックしかありません。
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- CBNZ
- CBZ
- TBNZ
- TBZ
第１のCBNZ命令は、指定されたレジスタの内容がNZ（ノン・ゼロ）であったならば分岐するという命令です。第２の命令CBZは条件がひっくり返っていて、ゼロなら分岐です。
第３のTBNZ命令は、レジスタ以外にビット位置を即値指定でき、該当のレジスタの該当のビットがNZ（ノン・ゼロ）ならば分岐、第４のTBZは同様な場所がゼロなら分岐です。
どちらも６４ビット幅のXレジスタ、３２ビット幅のWレジスタをレジスタとして指定できますが、TBNZとTBZの場合、Wレジスタにビット位置32以上は指定できませぬ（当たり前か。）
実験に使ったアセンブリ言語ソース
いつものように手抜き（関数プロローグもエピローグもない）なものですが、分岐したのかしないのか返したいので以下のようにしています。
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- 関数の引数が x0 に与えられているハズ
- x0の内容を見て分岐する（か分岐しない）
- 分岐したら１を返す
- 分岐しなかったら０を返す
本当は、wレジスタ引数でも実行可能なのですがメンドイので x0 のみ。
.globl tst_cbnz, tst_cbz, tst_tbnz, tst_tbz
.text
.balign 4
tst_cbnz:
cbnz x0, lblCBNZ
mov x0, 0
ret
lblCBNZ:
mov x0, 1
ret
tst_cbz:
cbz x0, lblCBZ
mov x0, 0
ret
lblCBZ:
mov x0, 1
ret
tst_tbnz:
tbnz x0, #1, lblTBNZ
mov x0, 0
ret
lblTBNZ:
mov x0, 1
ret
tst_tbz:
tbz x0, #1, lblTBZ
mov x0, 0
ret
lblTBZ:
mov x0, 1
ret
実験に使用したC言語ソース
上記のアセンブリ言語関数を呼び出すテスト用のCソースが以下に。一応、分岐するケースと分岐しないケースの両方を通したので、４命令ｘ２通りで８ケースやってます。
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
extern uint64_t tst_cbnz(uint64_t);
extern uint64_t tst_cbz(uint64_t);
extern uint64_t tst_tbnz(uint64_t);
extern uint64_t tst_tbz(uint64_t);
int main(void)
{
uint64_t resultX;
resultX = tst_cbnz(0x100000000);
printf ("tst_cbnz(0x100000000): %ld\n", resultX);
resultX = tst_cbnz(0);
printf ("tst_cbnz(0): %ld\n", resultX);
resultX = tst_cbz(0x100000000);
printf ("tst_cbz(0x100000000): %ld\n", resultX);
resultX = tst_cbz(0);
printf ("tst_cbz(0): %ld\n", resultX);
resultX = tst_tbnz(3);
printf ("tst_tbnz(3): %ld\n", resultX);
resultX = tst_tbnz(1);
printf ("tst_tbnz(1): %ld\n", resultX);
resultX = tst_tbz(3);
printf ("tst_tbz(3): %ld\n", resultX);
resultX = tst_tbz(1);
printf ("tst_tbz(1): %ld\n", resultX);
return 0;
}
ビルドして実行
ビルドして実行したところが以下に。
予定通り飛んでるな。当たり前か。