このページの目次

PowerPC のレジスタ

PowerPCには32本の32bit汎用レジスタ、32本の64bit浮動小数点レジスタ、数本の特殊目的レジスタがあります。スタック専用のレジスタはありません。

汎用レジスタ

32本の汎用レジスタ(General Purpose Register)があり、演算命令、比較命令、メモリ転送命令など多くの命令のオペランドとして使い、数値、アドレスを格納します。どのレジスタも同じ機能(GPR0だけは一部の命令で特殊な意味がある) を持っています。GNU as (アセンブラ)では、0 から 31の数値でレジスタを指定します。as に「-mregnames」オプションを指定した場合には r0 から r31 と表記することができます。今後、汎用レジスタの表記には r0 - r31 を用います。


ビットの番号付けが他のCPUと逆になっていて、bit0が最上位になります。ローテイト命令などでビット位置を指定する場合に注意が必要です。上位16ビットは0：15、下位16ビットは、16:31となることに注意してください。


PowerPCはスタックポインタを持たないため、汎用レジスタの1つをスタックポインタとして使います。ほとんどのOSと同じく Linux でも r1 をスタックポインタとします。各レジスタはr0を除いてまったく同じ働きをしますが、レジスタの使い方はOSで採用している ABI (Application Binary Interface) で定義された使い方(引数に使用するレジスタ、内容を壊してはいけないレジスタなどの決まり)があります。アセンブリだけでプログラムを作成する場合は、スタックポインタとして使う r1 以外は好きなように使ってかまいません。

32本のレジスタを図にしてみると、かなり多く使えることが分かります。

r0 が 0 と解釈される命令

次の命令で r0 がソースレジスタ(オペランドの2番目のレジスタ)に指定された場合には、 r0の内容ではなく数値 0 として扱われます。

演算 ロード ストア
addi lbz stb
addis lbzx stbx
lha
lhax
lhbrx sthbrx
lhz sth
lhzx sthx
lmw stmw
lswi stswi
lswx stswx
lwbrx stwbrx
lwz stw
lwzx stwx
lwarx stwcx.

例えば、次のコードを実行すると r0 の値は「6」になるように思われますが、 r0には「1」が代入されます。 

    li     r0, 0
    addi   r0, r0, 5
    addi   r0, r0, 1

addi命令がそれぞれ「r0 = 0 + 5」「r0 = 0 + 1」と解釈されるため、最終的に r0 の値は「1」となります。

特殊レジスタ

特権モードでは他にも多くの特殊レジスタが使用できますが、ここでは省略します。

リンクレジスタ

リンクレジスタ(Link Register)には、サブルーチン呼び出しに分岐命令を使用した場合に、戻り番地(分岐命令直後のアドレス)が格納されます。

カウントレジスタ

カウントレジスタ(Count Register)は専用の分岐命令と組み合わせてループのカウンタとして使用します。

条件レジスタ

条件レジスタ(Condition Register)は4ビット単位で8組に分かれます。指定しない場合は、CR0(最上位の4ビット)を指定したものとみなされます。演算結果にしたがって条件レジスタ(Condition Register)の対応する各ビットが変化します。

ビット フラグ 意味
0 負 (LT) 結果が負のときにセット
1 正 (GT) 結果が正(かつゼロでない)ときにセット
2 ゼロ (EQ) 結果がゼロのときにセット
3 サマリオーバフロー (SO) 命令完了時の XER[SO] のコピー

整数例外レジスタ

整数例外レジスタ(Integer Exception Register)は演算結果のキャリー、オーバーフロー、サマリーオーバーフローの各ビットとstswx (Store String Word Indexed)、 lswx (Load String Word Indexed )の転送バイト数を設定するフィールドを持ちます。

ビット フラグ 意味
0 SO 演算でオーバフローが発生したらセット、自動的にリセットされない
1 OV 演算でオーバフローが発生したらセット
2 CA MSB (最上位ビット) からの桁上り (キャリー) が発生したらセット
25-31 byte count stswx/lswxの転送バイト数を設定

キャリーとオーバーフロー

演算の結果、第0ビット(最上位桁)で桁上り(キャリー)が発生するとキャリーフラグがセットされます。また、2の補数の演算で結果が32ビットに収まらない場合、オーバーフローフラグがセットされます。オーバーフローは大きな正数同士の加算、(絶対値が)大きな負数同士の加算によって発生します。次のように第0ビット(最上位桁)からのキャリーと第1ビットからのキャリーが異なる場合にオーバーフローフラグがセットされます。


乗除算で結果が32ビットに収まらない場合もオーバーフローが発生します。

浮動小数点レジスタ

浮動小数点演算専用の64bitレジスタ(Floating Point Register)も32本あります。 IEEE標準の形式で浮動小数点数を格納します。

Floating-Point Status and Control Register

浮動小数点演算の状態の保持と制御を行うレジスタです。

詳細は省略します。