为什么在ARM64指令集中找不到ARM32指令的机器码

Question

由于ARM32机器指令可以直接在ARM64处理器上执行，所以我认为ARM32指令add r0, r0, r1的机器码应该和这两条ARM64指令之一的机器码相同：

add w0, w0, w1
add x0, x0, x1

但是，在 objdump 一些 .o 文件之后，我发现并非如此。他们的机器码是这样的：

e0800001    add r0, r0, r1
0b010000    add w0, w0, w1
8b010000    add x0, x0, x1

然后我试图找到e0800001在ARM64中是什么意思，但是在ARM64中没有找到任何以0xe0开头的操作码。我在https://github.com/CAS-Atlantic/AArch64-Encoding上搜索了有关ARM64操作码的文档

Answer 1

你做了很多毫无根据的假设。

引用ARMv8 Architecture Reference Manual：

A1.3.2 Armv8 指令集

在 Armv8 中，可能的指令集取决于执行状态： AArch64 AArch64 状态仅支持一个指令集，称为 A64。这是 使用 32 位指令编码的固定长度指令集。 有关 A64 指令集的信息，请参阅章节 C3 A64 指令集概述。 AArch32 AArch32 状态支持以下指令集： A32 这是一个使用 32 位的定长指令集 指令编码 T32 这是一个可变长度指令集，它同时使用 16 位和 32 位指令编码。

TL;DR：你有 3 个指令集，它们彼此无关。

此外，您声称...

ARM32机器指令可以直接在ARM64处理器上执行

...对于所有 ARMv8 CPU 来说根本不是这样。
如果我们查看ID_AA64PFR0_EL1（页面D13-3255）的寄存器描述：

EL3，位 [15:12] EL3 异常级别处理。定义的值是： 0b0000 EL3 未实现。 0b0001 EL3 只能在 AArch64 状态下执行。 0b0010 EL3 可以在 AArch64 或 AArch32 状态下执行。 保留所有其他值。 EL2，位 [11:8] EL2 异常级别处理。定义的值是： 0b0000 EL2 未实现。 0b0001 EL2 只能在 AArch64 状态下执行。 0b0010 EL2 可以在 AArch64 或 AArch32 状态下执行。 保留所有其他值。 EL1，位 [7:4] EL1 异常级别处理。定义的值是： 0b0001 EL1 只能在 AArch64 状态下执行。 0b0010 EL1 可以在 AArch64 或 AArch32 状态下执行。 保留所有其他值。 EL0，位 [3:0] EL0 异常级别处理。定义的值是： 0b0001 EL0 只能在 AArch64 状态下执行。 0b0010 EL0 可以在 AArch64 或 AArch32 状态下执行。 保留所有其他值。

因此，ARMv8 CPU 可能在任何异常级别都不支持 AArch32。这种 CPU 的一个例子是 Apple 的 A11，它在 iPhone 8 和 X 中使用。