今回よりA64の論理演算命令に入ってまいります。AND、OR、EOR、NOTくらいさらっと撫でて終わりっしょ、と思うとさにあらず。便利な合わせ技あり、例によってのエイリアス、そして細かい凸凹もありです。今回は論理演算命令中の大族、AND系命令一族を練習してまいりたいと思います。
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※動作確認は普及価格帯のAndroidスマホで行っています。Cortex-A73/Cortex-A53 各４コアの bigLITTLE 、64ビット。Android上にインストールしたTermux環境にWindowsPCからSSH接続し、clang/llvmのツールチェーンでビルドしております。
AND（論理積）一族
ここで扱いますAND命令は、ビット演算のAND命令であります。以下のような特徴を持つモノドモが含まれます。
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- 第１ソースと第２ソース間で素直にビットワイズのAND演算を行うもの。
- 第２ソースを反転（NOT）してから第１ソースとの間でAND演算するもの。
- フラグに影響するもの
- 演算結果をデスティネーションに書き込まないエイリアス
- ３２ビット幅演算か６４ビット幅演算か
- 第２ソースオペランドとして即値をとるもの
- 第２ソースオペランドとして演算前にシフト可能なレジスタをとるもの
１はAND/ANDS命令。２はBIC/BICS命令。３はANDS/BICS命令。４はTST命令（ANDS命令のデスティネーションをゼロレジスタに向けたもの。）5は各命令でWレジスタをオペランドにとったときが３２ビット、Xレジスタであれば６４ビット。６はAND/ANDSのみ設定あり。７は一族全命令に設定ありです。まとめたものが以下に。
特定ビットを取り出すときにANDしますが、特定ビットをクリアしたいときにはBIC命令がお役立ちです。また、コマケーことを言うと、３２ビット幅命令でとれる即値は１３ビットですが、６４ビット幅命令では１４ビットなど微妙な凸凹があります。
今回実験するアセンブラコード
今回は、以下の３点をWレジスタとXレジスタについて確認したいと思います。
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- 即値の幅１３ビットと１４ビット
- AND
- BIC
例によってほぼほぼ１命令＝１アセンブラ関数スタイルの実験コードが以下に。
.globl andImmW, andImmX, andW, andX, bicW, bicX
.text
.balign 4
andImmW:
and w0, w1, #0x1FFF
ret
andImmX:
and x0, x1, #0x3FFF
ret
andW:
and w0, w1, w2
ret
andX:
and x0, x1, x2
ret
bicW:
bic w0, w1, w2
ret
bicX:
bic x0, x1, x2
ret
実験に使用したC言語ソース
上記のアセンブリ言語ソースで定義された関数を呼び出して結果を観察するためのC言語コードが以下に。
#include <stdio.h>
extern uint32_t andImmW(uint32_t, uint32_t);
extern uint64_t andImmX(uint64_t, uint64_t);
extern uint32_t andW(uint32_t, uint32_t, uint32_t);
extern uint64_t andX(uint64_t, uint64_t, uint32_t);
extern uint32_t bicW(uint32_t, uint32_t, uint32_t);
extern uint64_t bicX(uint64_t, uint64_t, uint32_t);
int main(void)
{
int32_t result;
int64_t resultX;
result = andImmW(0, 0xFFFF);
printf ("andImmW(0, 0xFFFF): 0x%x\n", result);
resultX = andImmX(0, 0xFFFF);
printf ("andImmmX(0, 0xFFFF): 0x%lx\n", resultX);
result = andW(0, 0xFFFFFFFF, 1);
printf ("andW(0, 0xFFFFFFFF, 1): 0x%x\n", result);
resultX = andX(0, 0x1FFFFFFFF, 1);
printf ("andX(0, 0x1FFFFFFFF, 1): 0x%lx\n", resultX);
result = bicW(0, 0xFFFFFFFF, 1);
printf ("bicW(0, 0xFFFFFFFF, 1): 0x%x\n", result);
resultX = bicX(0, 0x1FFFFFFFF, 1);
printf ("bicX(0, 0x1FFFFFFFF, 1): 0x%lx\n", resultX);
return 0;
}
ビルドして実行
例によってTermux上でのビルドは clang 使用です（多分、gccでも同じようにできる筈。知らんけど。）
$ clang -g -O0 -o and and.c and.s
実行結果が以下に。
全部予定通り。あたりまえか。ちゃきちゃきやらないと命令多いから終わらんよ。