在手臂架构中如何针对不同条件计算标志值？

如何解决在手臂架构中如何针对不同条件计算标志值？

我正在研究arm体系结构中存在的指令，并且遇到了条件可执行指令（例如MOVEQ，CMPNE，MOVGT等）的概念， 我知道对于有条件的可执行指令，是否执行该指令是基于标志N（负），Z（零），C（进位）和V（溢出）做出的。

例如为了测试寄存器R1和R2中的两个值是否相等，执行以下比较指令-> CMP R1，R2，并监视标志Z得出结论，即，如果A和B相等，则Z = 1（因为AB为零），否则Z = 0。

同样，还有其他条件，并且要查找相应的标志值。 The table lists those condition code and the corresponding flags。

我的问题是如何计算这些标志？例如当条件为GE（大于或等于）时，为什么标志Z和V期望具有相同的值，即（Z = V）？

解决方法

#include <stdio.h>
int main ( void )
{
    unsigned int N,C,V,Z;
    unsigned int ra,rb,rc;
    unsigned int rd,re;

    for(ra=0;ra<8;ra++)
    {
        for(rb=0;rb<8;rb++)
        {
            rc=(ra&7)+((~rb)&7)+1;
            rd=(ra&3)+((~rb)&3)+1;

            rd=(rd>>2)&1;
            rd^=((rc>>3)&1);
            N=(rc>>2)&1;
            C=(rc>>3)&1;
            Z=0; if((rc&7)==0) Z=1;
            V=rd;
            for(re=4;re;re>>=1) if(re&ra) printf("1"); else printf("0");
            printf(" - ");
            for(re=4;re;re>>=1) if(re&rb) printf("1"); else printf("0");
            printf(" = ");
            for(re=4;re;re>>=1) if(re&rc) printf("1"); else printf("0");
            printf(" N %u C %u V %u Z %u",N,Z);
            if(N==V) printf(" NV"); else printf("   ");
            if((C==1)&&(Z==0)) printf(" Cz");
            printf("\n");
        }
    }
    return(0);
}

3位有效的位可用于32位，99位有效的位可用于111位（通常用4位而不是3位更容易做到这一点，但这使更多的输出要处理，更多的位给您更多带正负号的符号）

001 - 000 = 001 N 0 C 1 V 0 Z 0 NV Cz
001 - 001 = 000 N 0 C 1 V 0 Z 1 NV
001 - 010 = 111 N 1 C 0 V 0 Z 0   
001 - 011 = 110 N 1 C 0 V 0 Z 0   

签名小于N！= V时，如果N == V，则末尾加1

因此，这些（上）是正负世界中的正数1-0大于1-1等于1-2小于1-3。当小于N不等于V时，不等于小于（大于或等于）N == V。

设置C且Z为零时，UNSIGNED较高（大于unsigned）。就是1-0例。

要理解这一点很重要，并且这不适用于所有体系结构，x86可能无法以这种方式工作。某些架构的进位被转换为借位标志以进行减法，而其他架构的执行未修改且不被视为借位标志。我在这里没有修改它，我正在做一个减法。

如果没有看到1-0的C设置案例，则表明我们需要将其转换为借位。基本上，如果将C设置为减法，则它的UNSIGNED大于或等于表中所示，或者至少是我希望读取的ARM ARM中的一个。

如果未设置if零，则表示它排除了大于等于或等于离开（无符号）的大于等于。

一些不需要太复杂的架构，例如：

UNSIGNED
a - b  c set   a >= b
a - b  c clear a < b
b - a  c set   b >= a so a <= b
b - a  c clear b < a so a > b

使用单进位标志和操作数顺序，您可以确定无符号大于或小于等于或不等于，则不需要z标志。

101 - 101 = 000 N 0 C 1 V 0 Z 1 NV
101 - 110 = 111 N 1 C 0 V 0 Z 0   
101 - 111 = 110 N 1 C 0 V 0 Z 0 

-3 - -3 = 0   NV
-3 - -2 = -1  
-3 - -1 = -2

-3 is equal to -3 so NV indicates signed greater than or equal
-3 is less than -2 so N!=V
-3 is less tahn -1 so N!=V

如果您想知道其原因，那么我会让您考虑一下。我了解到，V是通过将进位与msbit的进位进行比较来计算的，如果它们不同，则将V设置为其他值。另一种从视觉上讲更有意义的方法是：如果操作数的msbit相同，而结果的msbit不同，则将V设置为其他值。

基本上，如果操作数的符号相同并且结果的符号不同，则带符号的溢出。因此，将（结果的）负号（符号）组合起来，并将其与由输入和输出的符号确定的标志进行比较，您可以开始了解它们之间的关系。例如，您可以手工处理一些4位的案例，并观察一下它的作用。

我以不同的方式多次写了这个答案，有时我弄乱了转储表的程序，所以希望这次我第一次做对了。

现在，标志规则可能会有例外，但是通常使用二进制补码。减法是根据我们在小学时学到的知识完成的：a-b = a + -b，然后在开始编程课时，我们学会了“二进制补码”（取反）您求反的数字并加一个，因此a-b = a +（〜b）+1非常适合逻辑，因为加法是通过三个输入两个输出Blob进行的，以将需要进位的一位加进来，操作数a，操作数b，执行和结果。 lsbit没有从前一个位执行，因此您对其进行硬编码。对于加法运算，您将其硬编码为0减，然后将其硬编码为1，对于减法，您将第二个操作数在加法器中反向，所有这些都非常好用。无论如何，一般理解可能会有一些例外情况

C is the carry bit,it is the carry out of the msbit
N is the msbit of the result,indicates negative if viewed as a signed number
Z is set if the result is zero,otherwise not
V is set if the carry in and carry out of msbit don't match otherwise not.

某些体系结构使用不同的字母名称。 C既执行位又执行无符号溢出。 V是有符号溢出的，有些体系结构只称其为溢出，但是它特定于程序员认为要签名的数字。当数字被认为是无符号的时，C是溢出标志。最好以签名溢出而不是溢出的方式来思考和讨论它。

如上所述，如果操作是减法，则表明某些操作发生借位（b大于a），某些体系结构会将进位求反。

与大多数其他指令集不同，ARM不会在每个小操作上都可以设置标志，您可以执行加操作而不设置标志，或者可以执行ADD操作并设置标志，因此您可以使用指令集的条件字段功能，您可以执行允许设置一个或多个标志的操作（cmp，sub，add，tst等），然后您可以拥有一系列不修改标志的指令但使用它们：

cmp r0,r1
movne r2,#1
moveq r2,#0

在其他架构中，您将需要产生带有管道副作用的分支

cmp r0,r1
beq over
mov r2,#1
b skip
over:
mov r2,#0
skip:

非常酷的功能，但没有足够的经验来使用它，他们将其放置在aarch64中。

Mips是相反的，它的兄弟姐妹是openrisc，risc-v等。与其在指令之间携带标志并不必处理管道问题，您可以执行操作并在同一指令中对其进行操作，如果相等，如果不相等，则比较并分支。这些标志的计算方法相同，只是存储方式，存储时间和使用方式不同。