汇编语言编程基础 基于LoongArch
v1.1.0
1. 内容提要
1.1. 前言
2. 汇编语言与龙架构简介
2.1. 计算机语言
2.1.1. 机器语言
2.1.2. 汇编语言
2.1.3. 高级语言
2.2. 汇编语言的使用场景
2.2.1. 场景1——快速定位问题和分析问题
2.2.2. 场景2——性能分析和优化
2.2.3. 场景3——完成高级语言无法实现的功能
2.3. 龙芯系列处理器和龙芯架构介绍
2.3.1. 龙芯系列处理器
2.3.2. 龙芯自主指令系统
2.4. 龙芯汇编语言程序编写示例
2.5. 本章小结
2.6. 习题
3. 一窥LoongArch指令风貌
3.1. LoongArch指令特性
3.1.1. 指令组成和指令分类
3.1.2. 寄存器
3.1.3. 指令长度和编码格式
3.1.4. 指令汇编助记格式
3.1.5. 符号扩展
3.1.6. 寻址方式
3.2. C语言到LoongArch的编译过程
3.2.1. 预处理和编译阶段
3.2.2. 机器指令生成阶段
3.2.3. 链接阶段
3.3. 本章小结
3.4. 习题
4. LoongArch基础整数指令集
4.1. 运算指令
4.1.1. 算术运算指令
4.1.2. 逻辑运算和条件赋值指令
4.1.3. 移位运算指令
4.1.4. 位操作指令
4.2. 访存指令
4.2.1. 普通访存指令
4.2.2. 边界检查访存指令
4.2.3. 栅障指令
4.2.4. 原子访存指令
4.3. 转移指令
4.3.1. 有条件的分支指令
4.3.2. 无条件分支指令和跳转指令
4.3.3. 跳转范围
4.4. 其他杂项指令
4.4.1. 系统调用指令
4.4.2. 断点例外指令
4.4.3. 读取恒定频率计时器信息指令
4.4.4. 读取CPU特性指令
4.4.5. CRC指令
4.4.6. 地址边界检查指令
4.5. 特权等级和特权指令概述
4.6. 本章小结
4.7. 习题
5. LoongArch基础浮点数指令集
5.1. 浮点数存储方式和数值范围
5.1.1. 规格化的值
5.1.2. 非规格化的值
5.1.3. 正负无穷大或NaN
5.2. 浮点寄存器
5.2.1. 浮点寄存器
5.2.1.1. 条件标志寄存器
5.2.1.2. 浮点控制状态寄存器
5.3. 浮点运算指令
5.4. 浮点访存指令
5.4.1. 浮点普通访存指令
5.4.2. 浮点边界检查访存指令
5.5. 浮点比较指令
5.6. 浮点分支指令
5.7. 浮点转换指令
5.8. 浮点搬运指令
5.9. 本章小结
5.10. 习题
6. LoongArch ABI
6.1. 数据类型、数据对齐和字节序列
6.1.1. 数据类型
6.1.2. 数据对齐
6.1.3. 字节序列
6.2. LoongArch寄存器使用约定
6.2.1. 通用寄存器使用约定
6.2.2. 浮点寄存器使用约定
6.3. 函数调用约定
6.3.1. 函数参数传递
6.3.2. 函数返回值传递
6.4. 函数栈布局
6.5. 系统调用约定
6.6. 本章小结
6.7. 习题
7. LoongArch目标文件和进程虚拟空间
7.1. ELF文件格式解析
7.1.1. ELF文件头
7.1.2. 可重定位文件中的段和段头表
7.1.3. 可执行文件中的段和程序头表
7.1.4. 符号和符号表
7.1.5. 重定位和重定位表
7.2. 操作系统加载ELF文件
7.2.1. 系统调用入口
7.2.2. 内核空间加载与分析
7.2.3. 用户态的动态链接器 (ld.so)
7.2.4. 程序入口与最终启动
7.3. 进程虚拟地址空间和页大小
7.4. 可执行文件与进程虚拟地址空间的映射
7.5. 本章小结
7.6. 习题
8. 编写LoongArch汇编源程序
8.1. 汇编源程序 .s 文件和 .S 文件
8.2. 汇编源文件中的汇编器指令
8.2.1. 符号定义相关的汇编器指令
8.2.2. 逻辑控制相关的汇编器指令
8.3. 汇编源文件中的汇编指令
8.3.1. 汇编指令
8.3.2. 汇编宏指令
8.4. 汇编源程序实例文件 hello.S
8.5. 没有函数栈的汇编源程序
8.6. 本章小结
8.7. 习题
9. 内嵌汇编
9.1. 内嵌汇编基本格式
9.1.1. 输入操作数和输出操作数
9.1.2. 破坏描述
9.1.3. 有名操作数
9.2. 约束字符
9.3. 限制符volatile
9.4. 脱离 libc 库的最小程序示例
9.4.1. 编写主程序
9.4.2. 链接脚本
9.4.3. 程序的运行
9.5. 本章小结
9.6. 习题
10. 龙架构伪汇编指令
10.1. 立即数加载
10.1.1. li 伪指令
10.1.1.1. 指令详解
10.2. 算术指令
10.2.1. move 伪指令
10.2.2. ud 伪指令
10.2.3. nop 伪指令
10.3. 位置无关代码
10.3.1. la 伪指令
10.3.1.1. 指令详解
10.4. 函数返回与跳转
10.4.1. call 伪指令
10.4.2. ret 伪指令
10.4.3. jr 伪指令
10.4.4. 条件分支伪指令
11. 调试汇编程序
11.1. GDB 调试器的常用命令
11.1.1. GDB 的启动和退出
11.1.2. 断点设置
11.1.3. 查看变量、内存数据和寄存器信息
11.1.4. 查看堆栈信息
11.2. 程序单步调试
11.2.1. 语句单步调试
11.2.2. 汇编指令的单步调试
11.2.3. 退出当前函数
11.3. 本章小结
11.4. 习题
12. 汇编程序性能优化
12.1. 计算机体系架构的三类并行技术
12.2. 使用向量指令
12.3. 指令融合和地址对齐
12.4. 指令调度
12.4.1. 指令流水线和流水线冲突
12.4.2. 指令调度
12.5. 循环展开
12.6. 性能分析工具 perf
12.6.1. perf stat 的使用
12.6.2. perf top 的使用
12.6.3. perf record/report 的使用
12.7. 本章小结
12.8. 习题
13. 常用汇编示例——使用速查
13.1. 基础指令类
13.2. 基础浮点指令类
13.3. 符号处理类
13.4. 汇编伪指令类
14. 说明
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