Introduction to ARM64v8
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ARMv8 아키텍처에서 예외 수준(EL)은 실행 환경의 권한 수준과 기능을 정의합니다. EL0에서 EL3까지 네 가지 예외 수준이 있으며, 각각 다른 목적을 가지고 있습니다:
EL0 - 사용자 모드:
가장 권한이 낮은 수준으로, 일반 애플리케이션 코드를 실행하는 데 사용됩니다.
EL0에서 실행되는 애플리케이션은 서로 및 시스템 소프트웨어와 격리되어 보안성과 안정성을 향상시킵니다.
EL1 - 운영 체제 커널 모드:
대부분의 운영 체제 커널은 이 수준에서 실행됩니다.
EL1은 EL0보다 더 많은 권한을 가지며 시스템 리소스에 접근할 수 있지만, 시스템 무결성을 보장하기 위해 일부 제한이 있습니다.
EL2 - 하이퍼바이저 모드:
이 수준은 가상화를 위해 사용됩니다. EL2에서 실행되는 하이퍼바이저는 동일한 물리적 하드웨어에서 여러 운영 체제(각각 자신의 EL1에서 실행)를 관리할 수 있습니다.
EL2는 가상화된 환경의 격리 및 제어 기능을 제공합니다.
EL3 - 보안 모니터 모드:
가장 권한이 높은 수준으로, 보안 부팅 및 신뢰할 수 있는 실행 환경에 자주 사용됩니다.
EL3는 보안 및 비보안 상태 간의 접근을 관리하고 제어할 수 있습니다(예: 보안 부팅, 신뢰할 수 있는 OS 등).
이러한 수준의 사용은 사용자 애플리케이션에서 가장 권한이 높은 시스템 소프트웨어에 이르기까지 시스템의 다양한 측면을 구조적이고 안전하게 관리할 수 있는 방법을 제공합니다. ARMv8의 권한 수준 접근 방식은 다양한 시스템 구성 요소를 효과적으로 격리하는 데 도움을 주어 시스템의 보안성과 견고성을 향상시킵니다.
ARM64에는 x0에서 x30까지 레이블이 붙은 31개의 일반 목적 레지스터가 있습니다. 각 레지스터는 64비트(8바이트) 값을 저장할 수 있습니다. 32비트 값만 필요한 작업의 경우, 동일한 레지스터를 32비트 모드에서 w0에서 w30까지의 이름으로 접근할 수 있습니다.
**x0**에서 x7 - 일반적으로 스크래치 레지스터 및 서브루틴에 매개변수를 전달하는 데 사용됩니다.
**x0**는 함수의 반환 데이터를 전달합니다.
x8 - 리눅스 커널에서 x8은 svc 명령어의 시스템 호출 번호로 사용됩니다. macOS에서는 x16이 사용됩니다!
**x9**에서 x15 - 더 많은 임시 레지스터로, 종종 지역 변수를 위해 사용됩니다.
x16 및 x17 - 프로시저 호출 레지스터. 즉각적인 값을 위한 임시 레지스터입니다. 간접 함수 호출 및 PLT(프로시저 링크 테이블) 스텁에도 사용됩니다.
**x16**은 macOS에서 svc 명령어의 시스템 호출 번호로 사용됩니다.
x18 - 플랫폼 레지스터. 일반 목적 레지스터로 사용될 수 있지만, 일부 플랫폼에서는 이 레지스터가 플랫폼 특정 용도로 예약되어 있습니다: Windows의 현재 스레드 환경 블록에 대한 포인터 또는 리눅스 커널의 현재 실행 중인 작업 구조를 가리킵니다.
**x19**에서 x28 - 이들은 호출자 저장 레지스터입니다. 함수는 호출자를 위해 이러한 레지스터의 값을 보존해야 하므로, 스택에 저장되고 호출자에게 돌아가기 전에 복구됩니다.
x29 - 스택 프레임을 추적하기 위한 프레임 포인터입니다. 함수가 호출되어 새로운 스택 프레임이 생성될 때, x29 레지스터는 스택에 저장되고 새로운 프레임 포인터 주소(sp 주소)가 이 레지스터에 저장됩니다.
이 레지스터는 일반 목적 레지스터로도 사용될 수 있지만, 일반적으로 지역 변수에 대한 참조로 사용됩니다.
x30 또는 lr - 링크 레지스터. BL(링크가 있는 분기) 또는 BLR(레지스터로 링크가 있는 분기) 명령어가 실행될 때 반환 주소를 보유하며, pc 값을 이 레지스터에 저장합니다.
다른 레지스터처럼 사용될 수도 있습니다.
현재 함수가 새로운 함수를 호출하고 따라서 lr을 덮어쓸 경우, 시작 시 스택에 저장합니다. 이것이 에필로그입니다 (stp x29, x30 , [sp, #-48]; mov x29, sp -> fp와 lr을 저장하고 공간을 생성하여 새로운 fp를 가져옵니다) 및 끝에서 복구합니다. 이것이 프로롤로그입니다 (ldp x29, x30, [sp], #48; ret -> fp와 lr을 복구하고 반환합니다).
sp - 스택 포인터, 스택의 맨 위를 추적하는 데 사용됩니다.
sp 값은 항상 최소한 쿼드워드 정렬을 유지해야 하며, 그렇지 않으면 정렬 예외가 발생할 수 있습니다.
pc - 프로그램 카운터, 다음 명령어를 가리킵니다. 이 레지스터는 예외 생성, 예외 반환 및 분기를 통해서만 업데이트될 수 있습니다. 이 레지스터를 읽을 수 있는 유일한 일반 명령어는 링크가 있는 분기 명령어(BL, BLR)로, pc 주소를 lr(링크 레지스터)에 저장합니다.
xzr - 제로 레지스터. 32비트 레지스터 형태에서는 **wzr**라고도 불립니다. 제로 값을 쉽게 얻거나(일반적인 작업) **subs**를 사용하여 비교를 수행하는 데 사용할 수 있습니다. 예: **subs XZR, Xn, #10**은 결과 데이터를 아무 곳에도 저장하지 않습니다( **xzr**에 저장).
Wn 레지스터는 Xn 레지스터의 32비트 버전입니다.
또한 최적화된 단일 명령어 다중 데이터(SIMD) 작업 및 부동 소수점 산술을 수행하는 데 사용할 수 있는 128비트 길이의 32개 레지스터가 있습니다. 이들은 Vn 레지스터라고 불리며, 64비트, 32비트, 16비트 및 8비트로도 작동할 수 있으며, 그 경우 Qn, Dn, Sn, Hn 및 **Bn**이라고 불립니다.
수백 개의 시스템 레지스터가 있으며, 이를 특수 목적 레지스터(SPR)라고도 하며, 프로세서 동작을 모니터링하고 제어하는 데 사용됩니다.
이들은 전용 특수 명령어 mrs 및 **msr**를 사용하여 읽거나 설정할 수 있습니다.
특수 레지스터 TPIDR_EL0 및 **TPIDDR_EL0**는 리버스 엔지니어링 시 일반적으로 발견됩니다. EL0 접미사는 레지스터에 접근할 수 있는 최소 예외를 나타냅니다(이 경우 EL0는 일반 프로그램이 실행되는 정규 예외(권한) 수준입니다).
이들은 종종 메모리의 스레드 로컬 저장소 영역의 기본 주소를 저장하는 데 사용됩니다. 일반적으로 첫 번째는 EL0에서 실행되는 프로그램에 대해 읽기 및 쓰기가 가능하지만, 두 번째는 EL0에서 읽을 수 있고 EL1에서 쓸 수 있습니다(커널과 같은).
mrs x0, TPIDR_EL0 ; Read TPIDR_EL0 into x0
msr TPIDR_EL0, X0 ; Write x0 into TPIDR_EL0
PSTATE는 운영 체제에서 볼 수 있는 SPSR_ELx 특수 레지스터에 직렬화된 여러 프로세스 구성 요소를 포함하고 있으며, X는 트리거된 예외의 권한 수준을 나타냅니다(이는 예외가 끝날 때 프로세스 상태를 복구할 수 있게 합니다).
접근 가능한 필드는 다음과 같습니다:
N, Z, C 및 V 조건 플래그:
**N**은 연산 결과가 음수임을 의미합니다.
**Z**는 연산 결과가 0임을 의미합니다.
**C**는 연산이 캐리되었음을 의미합니다.
**V**는 연산이 부호 오버플로우를 발생시켰음을 의미합니다:
두 개의 양수의 합이 음수 결과를 생성합니다.
두 개의 음수의 합이 양수 결과를 생성합니다.
뺄셈에서 큰 음수를 작은 양수에서 빼거나 그 반대의 경우, 결과가 주어진 비트 크기 범위 내에서 표현될 수 없는 경우입니다.
프로세서는 연산이 부호가 있는지 여부를 알 수 없으므로, 연산에서 C와 V를 확인하고 부호가 있는 경우 캐리가 발생했음을 나타냅니다.
모든 명령어가 이러한 플래그를 업데이트하는 것은 아닙니다. CMP 또는 **TST**와 같은 일부는 업데이트하며, **ADDS**와 같은 s 접미사가 있는 다른 명령어도 업데이트합니다.
현재 레지스터 너비(nRW) 플래그: 플래그가 0 값을 가지면 프로그램이 재개될 때 AArch64 실행 상태에서 실행됩니다.
현재 예외 수준(EL): EL0에서 실행되는 일반 프로그램은 값이 0입니다.
단일 스텝 플래그(SS): 디버거가 예외를 통해 SPSR_ELx 내에서 SS 플래그를 1로 설정하여 단일 스텝을 수행하는 데 사용됩니다. 프로그램은 한 단계를 실행하고 단일 스텝 예외를 발생시킵니다.
불법 예외 상태 플래그(IL): 권한 있는 소프트웨어가 잘못된 예외 수준 전이를 수행할 때 표시하는 데 사용되며, 이 플래그는 1로 설정되고 프로세서는 불법 상태 예외를 발생시킵니다.
DAIF 플래그: 이러한 플래그는 권한 있는 프로그램이 특정 외부 예외를 선택적으로 마스킹할 수 있게 합니다.
**A**가 1이면 비동기 중단이 발생함을 의미합니다. **I**는 외부 하드웨어 인터럽트 요청(IRQ)에 응답하도록 구성합니다. F는 빠른 인터럽트 요청(FIR)과 관련이 있습니다.
스택 포인터 선택 플래그(SPS): EL1 이상에서 실행되는 권한 있는 프로그램은 자신의 스택 포인터 레지스터와 사용자 모델 스택 포인터 간에 전환할 수 있습니다(예: SP_EL1과 EL0 간). 이 전환은 SPSel 특수 레지스터에 쓰기를 통해 수행됩니다. EL0에서는 수행할 수 없습니다.
ARM64 호출 규칙은 함수에 대한 첫 번째 여덟 개 매개변수가 레지스터 **x0**에서 **x7**로 전달된다고 명시합니다. 추가 매개변수는 스택에 전달됩니다. 반환 값은 레지스터 **x0**에 전달되거나 **x1**에 전달됩니다(128비트 길이인 경우). **x19**에서 x30 및 sp 레지스터는 함수 호출 간에 보존되어야 합니다.
어셈블리에서 함수를 읽을 때는 함수 프로롤로그 및 에필로그를 찾아야 합니다. 프로롤로그는 일반적으로 프레임 포인터(x29) 저장, 새로운 프레임 포인터 설정, 및 스택 공간 할당을 포함합니다. 에필로그는 일반적으로 저장된 프레임 포인터 복원 및 함수에서 반환하는 것을 포함합니다.
Swift는 https://github.com/apple/swift/blob/main/docs/ABI/CallConvSummary.rst#arm64에서 찾을 수 있는 자체 호출 규칙을 가지고 있습니다.
ARM64 명령어는 일반적으로 **형식 opcode dst, src1, src2**를 가지며, 여기서 **opcode**는 수행할 작업(예: add, sub, mov 등), **dst**는 결과가 저장될 대상 레지스터, src1 및 **src2**는 소스 레지스터입니다. 즉각적인 값도 소스 레지스터 대신 사용할 수 있습니다.
mov: 값을 한 레지스터에서 다른 레지스터로 이동합니다.
예: mov x0, x1 — 이는 x1의 값을 x0로 이동합니다.
ldr: 메모리에서 레지스터로 값을 로드합니다.
예: ldr x0, [x1] — 이는 x1이 가리키는 메모리 위치에서 값을 x0로 로드합니다.
오프셋 모드: 원래 포인터에 영향을 미치는 오프셋이 표시됩니다. 예를 들어:
ldr x2, [x1, #8], 이는 x1 + 8에서 값을 x2로 로드합니다.
ldr x2, [x0, x1, lsl #2], 이는 x0의 배열에서 x1(인덱스) 위치 * 4에서 객체를 x2로 로드합니다.
사전 인덱스 모드: 이는 원본에 계산을 적용하고 결과를 얻은 후 원본에 새 원본을 저장합니다.
ldr x2, [x1, #8]!, 이는 x1 + 8을 x2로 로드하고 x1에 x1 + 8의 결과를 저장합니다.
str lr, [sp, #-4]!, 링크 레지스터를 sp에 저장하고 레지스터 sp를 업데이트합니다.
후 인덱스 모드: 이는 이전과 유사하지만 메모리 주소에 접근한 후 오프셋이 계산되고 저장됩니다.
ldr x0, [x1], #8, x1을 x0로 로드하고 x1을 x1 + 8로 업데이트합니다.
PC 상대 주소 지정: 이 경우 로드할 주소는 PC 레지스터에 상대적으로 계산됩니다.
ldr x1, =_start, 이는 _start 기호가 시작하는 주소를 현재 PC에 상대적으로 x1에 로드합니다.
str: 레지스터에서 메모리로 값을 저장합니다.
예: str x0, [x1] — 이는 x0의 값을 x1이 가리키는 메모리 위치에 저장합니다.
ldp: 레지스터 쌍 로드. 이 명령어는 연속 메모리 위치에서 두 레지스터를 로드합니다. 메모리 주소는 일반적으로 다른 레지스터의 값에 오프셋을 추가하여 형성됩니다.
예: ldp x0, x1, [x2] — 이는 x2 및 x2 + 8의 메모리 위치에서 각각 x0 및 x1을 로드합니다.
stp: 레지스터 쌍 저장. 이 명령어는 연속 메모리 위치에 두 레지스터를 저장합니다. 메모리 주소는 일반적으로 다른 레지스터의 값에 오프셋을 추가하여 형성됩니다.
예: stp x0, x1, [sp] — 이는 sp 및 sp + 8의 메모리 위치에 각각 x0 및 x1을 저장합니다.
stp x0, x1, [sp, #16]! — 이는 sp+16 및 sp + 24의 메모리 위치에 각각 x0 및 x1을 저장하고 sp를 sp+16으로 업데이트합니다.
add: 두 레지스터의 값을 더하고 결과를 레지스터에 저장합니다.
구문: add(s) Xn1, Xn2, Xn3 | #imm, [shift #N | RRX]
Xn1 -> 대상
Xn2 -> 피연산자 1
Xn3 | #imm -> 피연산자 2(레지스터 또는 즉각적인 값)
[shift #N | RRX] -> 시프트를 수행하거나 RRX를 호출합니다.
예: add x0, x1, x2 — 이는 x1과 x2의 값을 더하고 결과를 x0에 저장합니다.
add x5, x5, #1, lsl #12 — 이는 4096과 같습니다(1을 12번 시프트) -> 1 0000 0000 0000 0000
adds 이는 add를 수행하고 플래그를 업데이트합니다.
sub: 두 레지스터의 값을 빼고 결과를 레지스터에 저장합니다.
add 구문을 확인하십시오.
예: sub x0, x1, x2 — 이는 x2의 값을 x1에서 빼고 결과를 x0에 저장합니다.
subs 이는 빼기와 같지만 플래그를 업데이트합니다.
mul: 두 레지스터의 값을 곱하고 결과를 레지스터에 저장합니다.
예: mul x0, x1, x2 — 이는 x1과 x2의 값을 곱하고 결과를 x0에 저장합니다.
div: 한 레지스터의 값을 다른 레지스터로 나누고 결과를 레지스터에 저장합니다.
예: div x0, x1, x2 — 이는 x1의 값을 x2로 나누고 결과를 x0에 저장합니다.
lsl, lsr, asr, ror, rrx:
논리적 왼쪽 시프트: 끝에서 0을 추가하여 다른 비트를 앞으로 이동시킵니다(2배 곱하기).
논리적 오른쪽 시프트: 시작 부분에 1을 추가하여 다른 비트를 뒤로 이동시킵니다(부호 없는 경우 n배로 나누기).
산술적 오른쪽 시프트: **lsr**와 같지만 가장 중요한 비트가 1인 경우 0 대신 1을 추가합니다(부호 있는 경우 n배로 나누기).
오른쪽 회전: **lsr**와 같지만 오른쪽에서 제거된 것은 왼쪽에 추가됩니다.
확장된 오른쪽 회전: **ror**와 같지만 캐리 플래그가 "가장 중요한 비트"로 사용됩니다. 따라서 캐리 플래그는 비트 31로 이동하고 제거된 비트는 캐리 플래그로 이동합니다.
bfm: 비트 필드 이동, 이러한 작업은 값에서 0...n 비트를 복사하여 m..m+n 위치에 배치합니다. **#s**는 가장 왼쪽 비트 위치를 지정하고 **#r**은 오른쪽 회전 양을 지정합니다.
비트 필드 이동: BFM Xd, Xn, #r
부호 있는 비트 필드 이동: SBFM Xd, Xn, #r, #s
부호 없는 비트 필드 이동: UBFM Xd, Xn, #r, #s
비트 필드 추출 및 삽입: 레지스터에서 비트 필드를 복사하여 다른 레지스터로 복사합니다.
BFI X1, X2, #3, #4 X1의 3번째 비트에서 X2의 4비트를 삽입합니다.
BFXIL X1, X2, #3, #4 X2의 3번째 비트에서 4비트를 추출하여 X1에 복사합니다.
SBFIZ X1, X2, #3, #4 X2에서 4비트를 부호 확장하여 X1에 삽입하고 오른쪽 비트를 0으로 설정합니다.
SBFX X1, X2, #3, #4 X2의 3번째 비트에서 4비트를 추출하고 부호 확장하여 결과를 X1에 배치합니다.
UBFIZ X1, X2, #3, #4 X2에서 4비트를 0으로 확장하여 X1에 삽입하고 오른쪽 비트를 0으로 설정합니다.
UBFX X1, X2, #3, #4 X2의 3번째 비트에서 4비트를 추출하고 0으로 확장된 결과를 X1에 배치합니다.
부호 확장 X로: 값을 부호 확장(또는 부호 없는 버전에서 0을 추가)하여 연산을 수행할 수 있도록 합니다:
SXTB X1, W2 W2에서 X1으로 바이트의 부호를 확장하여 64비트를 채웁니다(W2는 X2의 절반입니다).
SXTH X1, W2 W2에서 X1으로 16비트 숫자의 부호를 확장하여 64비트를 채웁니다.
SXTW X1, W2 W2에서 X1으로 바이트의 부호를 확장하여 64비트를 채웁니다.
UXTB X1, W2 W2에서 X1으로 바이트에 0을 추가하여 64비트를 채웁니다(부호 없는).
extr: 지정된 레지스터 쌍에서 비트를 추출합니다.
예: EXTR W3, W2, W1, #3 이는 W1+W2를 연결하고 W2의 비트 3에서 W1의 비트 3까지 가져와 W3에 저장합니다.
cmp: 두 레지스터를 비교하고 조건 플래그를 설정합니다. 이는 **subs**의 별칭으로, 대상 레지스터를 제로 레지스터로 설정합니다. m == n인지 확인하는 데 유용합니다.
**subs**와 동일한 구문을 지원합니다.
예: cmp x0, x1 — 이는 x0와 x1의 값을 비교하고 조건 플래그를 적절히 설정합니다.
cmn: 부정 피연산자를 비교합니다. 이 경우 **adds**의 별칭이며 동일한 구문을 지원합니다. m == -n인지 확인하는 데 유용합니다.
ccmp: 조건부 비교로, 이전 비교가 참인 경우에만 수행되며 nzcv 비트를 설정합니다.
cmp x1, x2; ccmp x3, x4, 0, NE; blt _func -> x1 != x2이고 x3 < x4인 경우 func로 점프합니다.
이는 **ccmp**가 **이전 cmp가 NE인 경우에만 실행되기 때문입니다. 그렇지 않으면 비트 nzcv는 0으로 설정됩니다(이는 blt 비교를 만족하지 않습니다).
이는 ccmn으로도 사용될 수 있습니다(부정적인 경우, cmp와 cmn처럼).
tst: 비교의 값 중 하나라도 1인지 확인합니다(결과를 어디에도 저장하지 않는 ANDS처럼 작동합니다). 레지스터와 값을 비교하고 레지스터에 표시된 값의 비트 중 하나라도 1인지 확인하는 데 유용합니다.
예: tst X1, #7 X1의 마지막 3비트 중 하나라도 1인지 확인합니다.
teq: 결과를 버리는 XOR 연산입니다.
b: 무조건 분기합니다.
예: b myFunction
이는 링크 레지스터에 반환 주소를 채우지 않으므로(반환이 필요한 서브루틴 호출에 적합하지 않음) 주의하십시오.
bl: 링크가 있는 분기, 서브루틴을 호출하는 데 사용됩니다. **x30**에 반환 주소를 저장합니다.
예: bl myFunction — 이는 myFunction을 호출하고 반환 주소를 x30에 저장합니다.
이는 링크 레지스터에 반환 주소를 채우지 않으므로(반환이 필요한 서브루틴 호출에 적합하지 않음) 주의하십시오.
blr: 레지스터로 링크가 있는 분기, 서브루틴을 호출하는 데 사용되며, 대상이 레지스터에 지정됩니다. 반환 주소를 x30에 저장합니다.
예: blr x1 — 이는 x1에 포함된 주소의 함수를 호출하고 반환 주소를 x30에 저장합니다.
ret: 서브루틴에서 반환하며, 일반적으로 **x30**의 주소를 사용합니다.
예: ret — 이는 현재 서브루틴에서 반환하며 x30의 반환 주소를 사용합니다.
b.<cond>: 조건부 분기입니다.
b.eq: 같으면 분기, 이전 cmp 명령어를 기반으로 합니다.
예: b.eq label — 이전 cmp 명령어가 두 값을 같다고 찾으면, 이는 label로 점프합니다.
b.ne: 같지 않으면 분기. 이 명령어는 조건 플래그를 확인하며(이전 비교 명령어에 의해 설정됨), 비교된 값이 같지 않으면 레이블이나 주소로 분기합니다.
예: cmp x0, x1 명령어 후, b.ne label — x0와 x1의 값이 같지 않으면, 이는 label로 점프합니다.
cbz: 제로에서 비교하고 분기. 이 명령어는 레지스터를 0과 비교하며, 같으면 레이블이나 주소로 분기합니다.
예: cbz x0, label — x0의 값이 0이면, 이는 label로 점프합니다.
cbnz: 비제로에서 비교하고 분기. 이 명령어는 레지스터를 0과 비교하며, 같지 않으면 레이블이나 주소로 분기합니다.
예: cbnz x0, label — x0의 값이 비제로이면, 이는 label로 점프합니다.
tbnz: 비트를 테스트하고 비제로에서 분기합니다.
예: tbnz x0, #8, label
tbz: 비트를 테스트하고 제로에서 분기합니다.
예: tbz x0, #8, label
조건부 선택 작업: 이러한 작업은 조건 비트에 따라 동작이 달라집니다.
csel Xd, Xn, Xm, cond -> csel X0, X1, X2, EQ -> 참이면 X0 = X1, 거짓이면 X0 = X2
csinc Xd, Xn, Xm, cond -> 참이면 Xd = Xn, 거짓이면 Xd = Xm + 1
cinc Xd, Xn, cond -> 참이면 Xd = Xn + 1, 거짓이면 Xd = Xn
csinv Xd, Xn, Xm, cond -> 참이면 Xd = Xn, 거짓이면 Xd = NOT(Xm)
cinv Xd, Xn, cond -> 참이면 Xd = NOT(Xn), 거짓이면 Xd = Xn
csneg Xd, Xn, Xm, cond -> 참이면 Xd = Xn, 거짓이면 Xd = - Xm
cneg Xd, Xn, cond -> 참이면 Xd = - Xn, 거짓이면 Xd = Xn
cset Xd, Xn, Xm, cond -> 참이면 Xd = 1, 거짓이면 Xd = 0
csetm Xd, Xn, Xm, cond -> 참이면 Xd = <모두 1>, 거짓이면 Xd = 0
adrp: 기호의 페이지 주소를 계산하고 레지스터에 저장합니다.
예: adrp x0, symbol — 이는 symbol의 페이지 주소를 계산하고 x0에 저장합니다.
ldrsw: 메모리에서 부호 있는 32비트 값을 로드하고 64비트로 부호 확장합니다.
예: ldrsw x0, [x1] — 이는 x1이 가리키는 메모리 위치에서 부호 있는 32비트 값을 로드하고, 이를 64비트로 부호 확장하여 x0에 저장합니다.
stur: 레지스터 값을 메모리 위치에 저장하며, 다른 레지스터에서 오프셋을 사용합니다.
예: stur x0, [x1, #4] — 이는 x0의 값을 x1의 주소보다 4바이트 더 큰 메모리 주소에 저장합니다.
svc : 시스템 호출을 수행합니다. "Supervisor Call"의 약자입니다. 프로세서가 이 명령어를 실행하면 사용자 모드에서 커널 모드로 전환되고, 커널의 시스템 호출 처리 코드가 있는 메모리의 특정 위치로 점프합니다.
예:
링크 레지스터와 프레임 포인터를 스택에 저장:
새 프레임 포인터 설정: mov x29, sp (현재 함수에 대한 새 프레임 포인터를 설정)
로컬 변수를 위한 스택 공간 할당 (필요한 경우): sub sp, sp, <size> (<size>는 필요한 바이트 수)
로컬 변수 해제 (할당된 경우): add sp, sp, <size>
링크 레지스터와 프레임 포인터 복원:
Return: ret (호출자에게 링크 레지스터의 주소를 사용하여 제어를 반환)
Armv8-A는 32비트 프로그램의 실행을 지원합니다. AArch32는 두 가지 명령어 집합인 **A32**와 T32 중 하나에서 실행될 수 있으며, **interworking**을 통해 이들 간에 전환할 수 있습니다.
특권 64비트 프로그램은 낮은 특권 32비트로의 예외 수준 전환을 실행하여 32비트 프로그램의 실행을 예약할 수 있습니다.
64비트에서 32비트로의 전환은 예외 수준의 하강과 함께 발생합니다(예: EL1의 64비트 프로그램이 EL0의 프로그램을 트리거하는 경우). 이는 AArch32 프로세스 스레드가 실행 준비가 되었을 때 SPSR_ELx 특수 레지스터의 비트 4를 1로 설정하여 수행되며, 나머지 SPSR_ELx는 AArch32 프로그램의 CPSR을 저장합니다. 그런 다음, 특권 프로세스는 ERET 명령어를 호출하여 프로세서가 **AArch32**로 전환되며, CPSR에 따라 A32 또는 T32로 진입합니다.**
**interworking**은 CPSR의 J 및 T 비트를 사용하여 발생합니다. J=0 및 T=0은 **A32**를 의미하고, J=0 및 T=1은 T32를 의미합니다. 이는 기본적으로 명령어 집합이 T32임을 나타내기 위해 최하위 비트를 1로 설정하는 것을 의미합니다.
이는 interworking 분기 명령어 중에 설정되지만, PC가 목적 레지스터로 설정될 때 다른 명령어로 직접 설정할 수도 있습니다. 예:
또 다른 예:
16개의 32비트 레지스터(r0-r15)가 있습니다. r0에서 r14까지는 모든 작업에 사용할 수 있지만, 그 중 일부는 일반적으로 예약되어 있습니다:
r15: 프로그램 카운터(항상). 다음 명령어의 주소를 포함합니다. A32에서는 현재 + 8, T32에서는 현재 + 4입니다.
r11: 프레임 포인터
r12: 절차 내 호출 레지스터
r13: 스택 포인터
r14: 링크 레지스터
또한, 레지스터는 **banked registries**에 백업됩니다. 이는 레지스터 값을 저장하여 예외 처리 및 특권 작업에서 빠른 컨텍스트 전환을 수행할 수 있게 해줍니다. 매번 레지스터를 수동으로 저장하고 복원할 필요가 없습니다.
이는 예외가 발생한 프로세서 모드의 CPSR에서 SPSR로 프로세서 상태를 저장함으로써 이루어집니다. 예외가 반환될 때, **CPSR**는 **SPSR**에서 복원됩니다.
AArch32에서 CPSR은 AArch64의 **PSTATE**와 유사하게 작동하며, 예외가 발생할 때 나중에 실행을 복원하기 위해 **SPSR_ELx**에 저장됩니다:
필드는 몇 개의 그룹으로 나뉩니다:
응용 프로그램 프로그램 상태 레지스터(APSR): 산술 플래그 및 EL0에서 접근 가능
실행 상태 레지스터: 프로세스 동작(운영 체제에 의해 관리됨).
N, Z, C, V 플래그( AArch64와 동일)
Q 플래그: 특수한 포화 산술 명령어 실행 중 정수 포화가 발생할 때 1로 설정됩니다. **1**로 설정되면 수동으로 0으로 설정될 때까지 값을 유지합니다. 또한, 그 값이 암묵적으로 확인되는 명령어는 없으며, 수동으로 읽어야 합니다.
GE (크거나 같음) 플래그: SIMD(단일 명령어, 다중 데이터) 작업에서 사용되며, "병렬 덧셈" 및 "병렬 뺄셈"과 같은 작업을 포함합니다. 이러한 작업은 단일 명령어로 여러 데이터 포인트를 처리할 수 있게 해줍니다.
예를 들어, UADD8 명령어는 네 쌍의 바이트(두 개의 32비트 피연산자에서)를 병렬로 더하고 결과를 32비트 레지스터에 저장합니다. 그런 다음 이러한 결과를 기반으로 **APSR**에서 GE 플래그를 설정합니다. 각 GE 플래그는 바이트 쌍의 덧셈이 오버플로우되었는지를 나타냅니다.
SEL 명령어는 이러한 GE 플래그를 사용하여 조건부 작업을 수행합니다.
J 및 T 비트: **J**는 0이어야 하며, **T**가 0이면 A32 명령어 세트가 사용되고, 1이면 T32가 사용됩니다.
IT 블록 상태 레지스터(ITSTATE): 10-15 및 25-26의 비트입니다. IT 접두사가 붙은 그룹 내의 명령어 조건을 저장합니다.
E 비트: 엔디안을 나타냅니다.
모드 및 예외 마스크 비트(0-4): 현재 실행 상태를 결정합니다. 5번째 비트는 프로그램이 32비트(1)로 실행되는지 또는 64비트(0)로 실행되는지를 나타냅니다. 나머지 4개는 현재 사용 중인 예외 모드를 나타냅니다(예외가 발생하고 처리 중일 때). 설정된 숫자는 이 처리가 진행되는 동안 다른 예외가 발생할 경우 현재 우선 순위를 나타냅니다.
AIF: 특정 예외는 A, I, F 비트를 사용하여 비활성화할 수 있습니다. **A**가 1이면 비동기 중단이 발생함을 의미합니다. **I**는 외부 하드웨어 인터럽트 요청(IRQ)에 응답하도록 구성합니다. F는 빠른 인터럽트 요청(FIR)과 관련이 있습니다.
syscalls.master를 확인하세요. BSD 시스템 호출은 x16 > 0을 가집니다.
mach_trap_table에서 mach_trap_table을 확인하고 mach_traps.h에서 프로토타입을 확인하세요. Mach 트랩의 최대 수는 MACH_TRAP_TABLE_COUNT = 128입니다. Mach 트랩은 x16 < 0이므로, 이전 목록의 번호를 음수로 호출해야 합니다: **_kernelrpc_mach_vm_allocate_trap**는 **-10**입니다.
이러한 (및 BSD) 시스템 호출을 호출하는 방법을 찾으려면 **libsystem_kernel.dylib**를 디스어셈블러에서 확인할 수 있습니다:
Ida와 Ghidra는 캐시를 통과시켜 특정 dylibs를 디컴파일할 수 있습니다.
때때로 소스 코드를 확인하는 것보다 **libsystem_kernel.dylib**에서 디컴파일된 코드를 확인하는 것이 더 쉽습니다. 여러 syscalls(BSD 및 Mach)의 코드는 스크립트를 통해 생성되기 때문에(소스 코드의 주석을 확인하세요) dylib에서는 호출되는 내용을 찾을 수 있습니다.
XNU는 머신 의존적인 호출이라는 또 다른 유형의 호출을 지원합니다. 이러한 호출의 수는 아키텍처에 따라 다르며 호출이나 숫자가 일정하게 유지될 것이라고 보장되지 않습니다.
이것은 모든 사용자 프로세스의 주소 공간에 매핑된 커널 소유 메모리 페이지입니다. 이는 사용자 모드에서 커널 공간으로의 전환을 syscalls를 사용하는 것보다 더 빠르게 하도록 설계되었습니다. 커널 서비스가 너무 많이 사용되기 때문에 이 전환은 매우 비효율적일 수 있습니다.
예를 들어, 호출 gettimeofdate는 comm 페이지에서 timeval의 값을 직접 읽습니다.
Objective-C 또는 Swift 프로그램에서 이 함수가 사용되는 것을 찾는 것은 매우 일반적입니다. 이 함수는 Objective-C 객체의 메서드를 호출할 수 있게 해줍니다.
매개변수 (문서에서 더 많은 정보):
x0: self -> 인스턴스에 대한 포인터
x1: op -> 메서드의 선택자
x2... -> 호출된 메서드의 나머지 인수
따라서 이 함수로의 분기 전에 중단점을 설정하면, lldb에서 호출되는 내용을 쉽게 찾을 수 있습니다(이 예제에서 객체는 명령을 실행할 NSConcreteTask의 객체를 호출합니다):
환경 변수 **NSObjCMessageLoggingEnabled=1**를 설정하면 /tmp/msgSends-pid와 같은 파일에서 이 함수가 호출될 때 로그를 기록할 수 있습니다.
또한 **OBJC_HELP=1**을 설정하고 이진 파일을 호출하면 특정 Objc-C 작업이 발생할 때 로그에 사용할 수 있는 다른 환경 변수를 볼 수 있습니다.
이 함수가 호출되면, 지정된 인스턴스의 호출된 메서드를 찾아야 하며, 이를 위해 다양한 검색이 수행됩니다:
낙관적 캐시 조회 수행:
성공하면 완료
runtimeLock 획득 (읽기)
If (realize && !cls->realized) 클래스 실현
If (initialize && !cls->initialized) 클래스 초기화
클래스 자체 캐시 시도:
성공하면 완료
클래스 메서드 목록 시도:
발견되면 캐시를 채우고 완료
슈퍼클래스 캐시 시도:
성공하면 완료
슈퍼클래스 메서드 목록 시도:
발견되면 캐시를 채우고 완료
If (resolver) 메서드 리졸버 시도, 클래스 조회에서 반복
여전히 여기 있으면 (= 모든 것이 실패했음) 포워더 시도
컴파일하려면:
바이트를 추출하려면:
신형 macOS:
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