В этом разделе мы поговорим о механизмах работы и исполнения программного кода на современных ARM64 процессорах с расширенной совместимостью (Arm64EC). Понимание основных принципов работы ABI и специфики компиляции на этой архитектуре критически важно для разработчиков, стремящихся эффективно использовать её возможности.
Целью настоящего раздела является представление ключевых аспектов, которые определяют поведение программы на уровне машинного кода. В частности, рассматриваются правила сохранения регистров (call-preserved), последовательности spill и fill инструкций для работы с данными на стеке, а также влияние вспомогательных функций и thunk’ов на обратную совместимость и эффективность выполнения программы.
Основное внимание уделено тому, какие значения и адреса заблокированных регистров должны автоматически сохраняться во время вызова функций, а также каким образом логика работы с гвардами и другими механизмами контроля исполнения обеспечивает прозрачное выполнение кода в различных условиях.
В ходе изучения вы узнаете об общем наборе инструкций, которые никогда не должны использоваться в критических участках кода, чтобы избежать неожиданных последствий для стека и целостности данных. Это знание является ключевым для разработчиков, стремящихся создавать стабильные и высокопроизводительные приложения для ARM64EC.
Основные аспекты Arm64EC: важные моменты для разработчиков
Регистры играют значительную роль в обеспечении правильной работы программы. Особое значение имеют регистры, которые сохраняются и используются для передачи параметров функций и возврата результатов. Кроме того, заблокированные регистры должны сохранять своё значение между вызовами функций.
Варианты использования стека и его управление являются критически важными аспектами control-flow. Прозрачное управление стеком позволяет эффективно управлять памятью и вызывать функции с минимальными издержками.
Инструкции, связанные с переходами и вызовами функций, имеют особое значение в Arm64EC. Они могут содержать последовательности, сохраняемые в выходных байтах для эффективного перехода обратно к вызывающему коду.
Для реализации оптимизированного кода на этой архитектуре важно учитывать аллокацию регистров и использование специфических инструкций, таких как load и store. Примеры использования таких инструкций могут быть важны для понимания эффективного управления данными.
В следующем разделе мы подробнее рассмотрим примеры использования Arm64EC и специфические особенности его применения в различных контекстах разработки.
Преимущества и особенности Arm64EC ABI
Одним из ключевых аспектов является использование multiple guard allocationtype для сохранения структуры стека во время вызова функций. Это обеспечивает проверки на точке выхода и записываемой защите, сохраняемой в элементах стека.
В случаях вызова функций с несколькими указателями, такими как __guard_dispatch_icall_fptr, Arm64EC ABI позволяет прозрачно управлять адресами и значениями в нулевом регистре q10q11sp0x40. Это значительно упрощает логику вызова функций и обеспечивает полное использование целого количества байтов при вызове функции.
В конечном счете, Arm64EC ABI может быть реализован для различных функций, где может потребоваться выполнение специфической логики в вызовах функций, сохраняемых на стеке, или возвращения значения в вызывающую функцию.
Сравнение с другими ABI
Сравнение происходит на уровне передачи аргументов функции через стек или через регистры, настроек стека и выравнивания данных. В различных ABI существуют разные правила для обработки параметров, включая способы передачи структур и элементов данных, адресованных регистрами и памятью. Например, в некоторых ABI структуры автоматически разбиваются на пары (pair), для передачи которых используются регистры Q10-Q11-SP0-X40. Это значительно ускоряет вызовы функций, эффективно используя регистры и минимизируя обращения к памяти.
Особое внимание уделяется таким аспектам, как логика вызова функций, проверки параметров и использование стека для временного хранения данных (spill). В Arm64EC ABI реализована специфическая логика работы со стеком, что отличает его от других двоичных интерфейсов и делает вызовы функций более эффективными и быстрыми.
Рассматриваются также правила выравнивания данных и результирующий код сборки, который должен соответствовать требованиям ABI для корректной работы на целевой платформе. Применение таких правил позволяет оптимизировать работу программы и обеспечивает совместимость с другими компонентами системы, использующими схожие или отличающиеся ABI.
Применение в современных системах
В рамках Arm64EC ABI функции, помеченные специальными атрибутами, могут использовать новые механизмы, такие как pgma и guard, для обеспечения безопасности выполнения. Эти функции всегда вызываются с использованием конкретных правил сохранения регистров, что позволяет уверенно управлять ресурсами и исключить несанкционированные изменения в памяти.
Применение Arm64EC ABI также расширяется на использование регистра xip0x8 в качестве дополнительного параметра для функций, предназначенных для автоматического выделения памяти. Этот регистр сохраняет информацию о типе выделения памяти (allocationtype), что способствует эффективной работе с множественными вызовами функций виртуального выделения памяти, таких как virtualalloc.
В конечном счете, использование Arm64EC ABI позволяет значительно повысить уровень безопасности выполнения кода на современных платформах, обеспечивая настоящее соответствие современным стандартам безопасности и эффективности в программировании на уровне низкого уровня.
Основные концепции и принципы Arm64EC ABI
В данном разделе мы рассмотрим ключевые аспекты и основные принципы стандарта Arm64EC ABI, который определяет способы взаимодействия между программным обеспечением и аппаратной частью на основе архитектуры ARM64. Понимание этих концепций критически важно для эффективного использования новых возможностей архитектуры, таких как обработка исключений и безопасность выполнения кода.
Важным аспектом является использование регистров для передачи параметров функций. Это отличает Arm64EC ABI от предыдущих вариантов и позволяет вызывающей функции передавать первые четыре аргумента через регистры, что повышает эффективность вызовов функций. Однако в случае, когда количество параметров превышает это число, лишние аргументы помещаются в стек, чтобы обеспечить соблюдение правил выравнивания данных.
Прозрачное сохранение регистров и обработка исключений являются ещё одними важными принципами. Функции, которые вызывают другие функции, должны быть спроектированы таким образом, чтобы возвращение из подпрограммы происходило безопасно и эффективно. Например, использование специальных инструкций перехода, таких как __chkstk_arm64ec и __os_arm64x_x64_jump, обеспечивает корректную работу с защищёнными участками памяти и обратными вызовами.
В конечном счете, Arm64EC ABI представляет собой важный шаг в развитии архитектуры ARM64, позволяя реализовать сложные двоичные последовательности и структуры данных, которые ранее никогда не могли быть использованы в контексте таких вызовов функций, как VirtualAlloc и Guard. Это открывает новые возможности для компилятора и программистов, желающих оптимизировать и защитить свой код.
Архитектурные отличия
Одним из важных аспектов является обработка стека в момент вызова и возврата из функций. Это включает в себя управление первым элементом стека, содержащим адрес возврата (epilog_end), а также проверки на соответствие guard значениям для обеспечения целостности стека.
Архитектурные различия также проявляются в логике вызовов функций, включая последовательности двоичных инструкций для передачи параметров и возврата значений. Функции, автоматически генерируемые компилятором, могут содержать thunkcobjectcontextreleaseadjustor для корректной передачи указателя на контекст.
Специфика Arm64EC ABI назначает регистры q10q11sp0x40 как call-preserved, что означает, что их значение сохраняется через вызовы функций. Это имеет значение для кода, записываемого в автоматически сгенерированных функциях и их вызовах.
Для поддержки переходов между архитектурами Arm64 и x64 используется инструкция __os_arm64x_x64_jump, что требует специальной логики и проверки компилятора для правильной обработки вызовов и переходов.
Этот HTML-код создает раздел «Архитектурные отличия» с необходимыми ключевыми терминами и описаниями для статьи о Arm64EC ABI и коде сборки.