075716f1f2327f8a31366e9ef0d1c360efb020d6
[external/binutils.git] / gas / doc / c-arm.texi
1 @c Copyright (C) 1996-2017 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GAS manual.
3 @c For copying conditions, see the file as.texinfo.
4
5 @ifset GENERIC
6 @page
7 @node ARM-Dependent
8 @chapter ARM Dependent Features
9 @end ifset
10
11 @ifclear GENERIC
12 @node Machine Dependencies
13 @chapter ARM Dependent Features
14 @end ifclear
15
16 @cindex ARM support
17 @cindex Thumb support
18 @menu
19 * ARM Options::              Options
20 * ARM Syntax::               Syntax
21 * ARM Floating Point::       Floating Point
22 * ARM Directives::           ARM Machine Directives
23 * ARM Opcodes::              Opcodes
24 * ARM Mapping Symbols::      Mapping Symbols
25 * ARM Unwinding Tutorial::   Unwinding
26 @end menu
27
28 @node ARM Options
29 @section Options
30 @cindex ARM options (none)
31 @cindex options for ARM (none)
32
33 @table @code
34
35 @cindex @code{-mcpu=} command line option, ARM
36 @item -mcpu=@var{processor}[+@var{extension}@dots{}]
37 This option specifies the target processor.  The assembler will issue an
38 error message if an attempt is made to assemble an instruction which
39 will not execute on the target processor.  The following processor names are
40 recognized:
41 @code{arm1},
42 @code{arm2},
43 @code{arm250},
44 @code{arm3},
45 @code{arm6},
46 @code{arm60},
47 @code{arm600},
48 @code{arm610},
49 @code{arm620},
50 @code{arm7},
51 @code{arm7m},
52 @code{arm7d},
53 @code{arm7dm},
54 @code{arm7di},
55 @code{arm7dmi},
56 @code{arm70},
57 @code{arm700},
58 @code{arm700i},
59 @code{arm710},
60 @code{arm710t},
61 @code{arm720},
62 @code{arm720t},
63 @code{arm740t},
64 @code{arm710c},
65 @code{arm7100},
66 @code{arm7500},
67 @code{arm7500fe},
68 @code{arm7t},
69 @code{arm7tdmi},
70 @code{arm7tdmi-s},
71 @code{arm8},
72 @code{arm810},
73 @code{strongarm},
74 @code{strongarm1},
75 @code{strongarm110},
76 @code{strongarm1100},
77 @code{strongarm1110},
78 @code{arm9},
79 @code{arm920},
80 @code{arm920t},
81 @code{arm922t},
82 @code{arm940t},
83 @code{arm9tdmi},
84 @code{fa526} (Faraday FA526 processor),
85 @code{fa626} (Faraday FA626 processor),
86 @code{arm9e},
87 @code{arm926e},
88 @code{arm926ej-s},
89 @code{arm946e-r0},
90 @code{arm946e},
91 @code{arm946e-s},
92 @code{arm966e-r0},
93 @code{arm966e},
94 @code{arm966e-s},
95 @code{arm968e-s},
96 @code{arm10t},
97 @code{arm10tdmi},
98 @code{arm10e},
99 @code{arm1020},
100 @code{arm1020t},
101 @code{arm1020e},
102 @code{arm1022e},
103 @code{arm1026ej-s},
104 @code{fa606te} (Faraday FA606TE processor),
105 @code{fa616te} (Faraday FA616TE processor),
106 @code{fa626te} (Faraday FA626TE processor),
107 @code{fmp626} (Faraday FMP626 processor),
108 @code{fa726te} (Faraday FA726TE processor),
109 @code{arm1136j-s},
110 @code{arm1136jf-s},
111 @code{arm1156t2-s},
112 @code{arm1156t2f-s},
113 @code{arm1176jz-s},
114 @code{arm1176jzf-s},
115 @code{mpcore},
116 @code{mpcorenovfp},
117 @code{cortex-a5},
118 @code{cortex-a7},
119 @code{cortex-a8},
120 @code{cortex-a9},
121 @code{cortex-a15},
122 @code{cortex-a17},
123 @code{cortex-a32},
124 @code{cortex-a35},
125 @code{cortex-a53},
126 @code{cortex-a55},
127 @code{cortex-a57},
128 @code{cortex-a72},
129 @code{cortex-a73},
130 @code{cortex-a75},
131 @code{cortex-r4},
132 @code{cortex-r4f},
133 @code{cortex-r5},
134 @code{cortex-r7},
135 @code{cortex-r8},
136 @code{cortex-r52},
137 @code{cortex-m33},
138 @code{cortex-m23},
139 @code{cortex-m7},
140 @code{cortex-m4},
141 @code{cortex-m3},
142 @code{cortex-m1},
143 @code{cortex-m0},
144 @code{cortex-m0plus},
145 @code{exynos-m1},
146 @code{marvell-pj4},
147 @code{marvell-whitney},
148 @code{xgene1},
149 @code{xgene2},
150 @code{ep9312} (ARM920 with Cirrus Maverick coprocessor),
151 @code{i80200} (Intel XScale processor)
152 @code{iwmmxt} (Intel(r) XScale processor with Wireless MMX(tm) technology coprocessor)
153 and
154 @code{xscale}.
155 The special name @code{all} may be used to allow the
156 assembler to accept instructions valid for any ARM processor.
157
158 In addition to the basic instruction set, the assembler can be told to
159 accept various extension mnemonics that extend the processor using the
160 co-processor instruction space.  For example, @code{-mcpu=arm920+maverick}
161 is equivalent to specifying @code{-mcpu=ep9312}.
162
163 Multiple extensions may be specified, separated by a @code{+}.  The
164 extensions should be specified in ascending alphabetical order.
165
166 Some extensions may be restricted to particular architectures; this is
167 documented in the list of extensions below.
168
169 Extension mnemonics may also be removed from those the assembler accepts.
170 This is done be prepending @code{no} to the option that adds the extension.
171 Extensions that are removed should be listed after all extensions which have
172 been added, again in ascending alphabetical order.  For example,
173 @code{-mcpu=ep9312+nomaverick} is equivalent to specifying @code{-mcpu=arm920}.
174
175
176 The following extensions are currently supported:
177 @code{crc}
178 @code{crypto} (Cryptography Extensions for v8-A architecture, implies @code{fp+simd}),
179 @code{dotprod} (Dot Product Extensions for v8.2-A architecture, implies @code{fp+simd}),
180 @code{fp} (Floating Point Extensions for v8-A architecture),
181 @code{fp16} (FP16 Extensions for v8.2-A architecture, implies @code{fp}),
182 @code{fp16fml} (FP16 Floating Point Multiplication Variant Extensions for v8.2-A architecture, implies @code{fp16}),
183 @code{idiv} (Integer Divide Extensions for v7-A and v7-R architectures),
184 @code{iwmmxt},
185 @code{iwmmxt2},
186 @code{xscale},
187 @code{maverick},
188 @code{mp} (Multiprocessing Extensions for v7-A and v7-R
189 architectures),
190 @code{os} (Operating System for v6M architecture),
191 @code{sec} (Security Extensions for v6K and v7-A architectures),
192 @code{simd} (Advanced SIMD Extensions for v8-A architecture, implies @code{fp}),
193 @code{virt} (Virtualization Extensions for v7-A architecture, implies
194 @code{idiv}),
195 @code{pan} (Privileged Access Never Extensions for v8-A architecture),
196 @code{ras} (Reliability, Availability and Serviceability extensions
197 for v8-A architecture),
198 @code{rdma} (ARMv8.1 Advanced SIMD extensions for v8-A architecture, implies
199 @code{simd})
200 and
201 @code{xscale}.
202
203 @cindex @code{-march=} command line option, ARM
204 @item -march=@var{architecture}[+@var{extension}@dots{}]
205 This option specifies the target architecture.  The assembler will issue
206 an error message if an attempt is made to assemble an instruction which
207 will not execute on the target architecture.  The following architecture
208 names are recognized:
209 @code{armv1},
210 @code{armv2},
211 @code{armv2a},
212 @code{armv2s},
213 @code{armv3},
214 @code{armv3m},
215 @code{armv4},
216 @code{armv4xm},
217 @code{armv4t},
218 @code{armv4txm},
219 @code{armv5},
220 @code{armv5t},
221 @code{armv5txm},
222 @code{armv5te},
223 @code{armv5texp},
224 @code{armv6},
225 @code{armv6j},
226 @code{armv6k},
227 @code{armv6z},
228 @code{armv6kz},
229 @code{armv6-m},
230 @code{armv6s-m},
231 @code{armv7},
232 @code{armv7-a},
233 @code{armv7ve},
234 @code{armv7-r},
235 @code{armv7-m},
236 @code{armv7e-m},
237 @code{armv8-a},
238 @code{armv8.1-a},
239 @code{armv8.2-a},
240 @code{armv8.3-a},
241 @code{armv8-r},
242 @code{armv8.4-a},
243 @code{iwmmxt}
244 @code{iwmmxt2}
245 and
246 @code{xscale}.
247 If both @code{-mcpu} and
248 @code{-march} are specified, the assembler will use
249 the setting for @code{-mcpu}.
250
251 The architecture option can be extended with the same instruction set
252 extension options as the @code{-mcpu} option.
253
254 @cindex @code{-mfpu=} command line option, ARM
255 @item -mfpu=@var{floating-point-format}
256
257 This option specifies the floating point format to assemble for.  The
258 assembler will issue an error message if an attempt is made to assemble
259 an instruction which will not execute on the target floating point unit.
260 The following format options are recognized:
261 @code{softfpa},
262 @code{fpe},
263 @code{fpe2},
264 @code{fpe3},
265 @code{fpa},
266 @code{fpa10},
267 @code{fpa11},
268 @code{arm7500fe},
269 @code{softvfp},
270 @code{softvfp+vfp},
271 @code{vfp},
272 @code{vfp10},
273 @code{vfp10-r0},
274 @code{vfp9},
275 @code{vfpxd},
276 @code{vfpv2},
277 @code{vfpv3},
278 @code{vfpv3-fp16},
279 @code{vfpv3-d16},
280 @code{vfpv3-d16-fp16},
281 @code{vfpv3xd},
282 @code{vfpv3xd-d16},
283 @code{vfpv4},
284 @code{vfpv4-d16},
285 @code{fpv4-sp-d16},
286 @code{fpv5-sp-d16},
287 @code{fpv5-d16},
288 @code{fp-armv8},
289 @code{arm1020t},
290 @code{arm1020e},
291 @code{arm1136jf-s},
292 @code{maverick},
293 @code{neon},
294 @code{neon-vfpv3},
295 @code{neon-fp16},
296 @code{neon-vfpv4},
297 @code{neon-fp-armv8},
298 @code{crypto-neon-fp-armv8},
299 @code{neon-fp-armv8.1}
300 and
301 @code{crypto-neon-fp-armv8.1}.
302
303 In addition to determining which instructions are assembled, this option
304 also affects the way in which the @code{.double} assembler directive behaves
305 when assembling little-endian code.
306
307 The default is dependent on the processor selected.  For Architecture 5 or
308 later, the default is to assemble for VFP instructions; for earlier
309 architectures the default is to assemble for FPA instructions.
310
311 @cindex @code{-mthumb} command line option, ARM
312 @item -mthumb
313 This option specifies that the assembler should start assembling Thumb
314 instructions; that is, it should behave as though the file starts with a
315 @code{.code 16} directive.
316
317 @cindex @code{-mthumb-interwork} command line option, ARM
318 @item -mthumb-interwork
319 This option specifies that the output generated by the assembler should
320 be marked as supporting interworking.
321
322 @cindex @code{-mimplicit-it} command line option, ARM
323 @item -mimplicit-it=never
324 @itemx -mimplicit-it=always
325 @itemx -mimplicit-it=arm
326 @itemx -mimplicit-it=thumb
327 The @code{-mimplicit-it} option controls the behavior of the assembler when
328 conditional instructions are not enclosed in IT blocks.
329 There are four possible behaviors.
330 If @code{never} is specified, such constructs cause a warning in ARM
331 code and an error in Thumb-2 code.
332 If @code{always} is specified, such constructs are accepted in both
333 ARM and Thumb-2 code, where the IT instruction is added implicitly.
334 If @code{arm} is specified, such constructs are accepted in ARM code
335 and cause an error in Thumb-2 code.
336 If @code{thumb} is specified, such constructs cause a warning in ARM
337 code and are accepted in Thumb-2 code.  If you omit this option, the
338 behavior is equivalent to @code{-mimplicit-it=arm}.
339
340 @cindex @code{-mapcs-26} command line option, ARM
341 @cindex @code{-mapcs-32} command line option, ARM
342 @item -mapcs-26
343 @itemx -mapcs-32
344 These options specify that the output generated by the assembler should
345 be marked as supporting the indicated version of the Arm Procedure.
346 Calling Standard.
347
348 @cindex @code{-matpcs} command line option, ARM
349 @item -matpcs
350 This option specifies that the output generated by the assembler should
351 be marked as supporting the Arm/Thumb Procedure Calling Standard.  If
352 enabled this option will cause the assembler to create an empty
353 debugging section in the object file called .arm.atpcs.  Debuggers can
354 use this to determine the ABI being used by.
355
356 @cindex @code{-mapcs-float} command line option, ARM
357 @item -mapcs-float
358 This indicates the floating point variant of the APCS should be
359 used.  In this variant floating point arguments are passed in FP
360 registers rather than integer registers.
361
362 @cindex @code{-mapcs-reentrant} command line option, ARM
363 @item -mapcs-reentrant
364 This indicates that the reentrant variant of the APCS should be used.
365 This variant supports position independent code.
366
367 @cindex @code{-mfloat-abi=} command line option, ARM
368 @item -mfloat-abi=@var{abi}
369 This option specifies that the output generated by the assembler should be
370 marked as using specified floating point ABI.
371 The following values are recognized:
372 @code{soft},
373 @code{softfp}
374 and
375 @code{hard}.
376
377 @cindex @code{-eabi=} command line option, ARM
378 @item -meabi=@var{ver}
379 This option specifies which EABI version the produced object files should
380 conform to.
381 The following values are recognized:
382 @code{gnu},
383 @code{4}
384 and
385 @code{5}.
386
387 @cindex @code{-EB} command line option, ARM
388 @item -EB
389 This option specifies that the output generated by the assembler should
390 be marked as being encoded for a big-endian processor.
391
392 Note: If a program is being built for a system with big-endian data
393 and little-endian instructions then it should be assembled with the
394 @option{-EB} option, (all of it, code and data) and then linked with
395 the @option{--be8} option.  This will reverse the endianness of the
396 instructions back to little-endian, but leave the data as big-endian.
397
398 @cindex @code{-EL} command line option, ARM
399 @item -EL
400 This option specifies that the output generated by the assembler should
401 be marked as being encoded for a little-endian processor.
402
403 @cindex @code{-k} command line option, ARM
404 @cindex PIC code generation for ARM
405 @item -k
406 This option specifies that the output of the assembler should be marked
407 as position-independent code (PIC).
408
409 @cindex @code{--fix-v4bx} command line option, ARM
410 @item --fix-v4bx
411 Allow @code{BX} instructions in ARMv4 code.  This is intended for use with
412 the linker option of the same name.
413
414 @cindex @code{-mwarn-deprecated} command line option, ARM
415 @item -mwarn-deprecated
416 @itemx -mno-warn-deprecated
417 Enable or disable warnings about using deprecated options or
418 features.  The default is to warn.
419
420 @cindex @code{-mccs} command line option, ARM
421 @item -mccs
422 Turns on CodeComposer Studio assembly syntax compatibility mode.
423
424 @cindex @code{-mwarn-syms} command line option, ARM
425 @item -mwarn-syms
426 @itemx -mno-warn-syms
427 Enable or disable warnings about symbols that match the names of ARM
428 instructions.  The default is to warn.
429
430 @end table
431
432
433 @node ARM Syntax
434 @section Syntax
435 @menu
436 * ARM-Instruction-Set::      Instruction Set
437 * ARM-Chars::                Special Characters
438 * ARM-Regs::                 Register Names
439 * ARM-Relocations::          Relocations
440 * ARM-Neon-Alignment::       NEON Alignment Specifiers
441 @end menu
442
443 @node ARM-Instruction-Set
444 @subsection Instruction Set Syntax
445 Two slightly different syntaxes are support for ARM and THUMB
446 instructions.  The default, @code{divided}, uses the old style where
447 ARM and THUMB instructions had their own, separate syntaxes.  The new,
448 @code{unified} syntax, which can be selected via the @code{.syntax}
449 directive, and has the following main features:
450
451 @itemize @bullet
452 @item
453 Immediate operands do not require a @code{#} prefix.
454
455 @item
456 The @code{IT} instruction may appear, and if it does it is validated
457 against subsequent conditional affixes.  In ARM mode it does not
458 generate machine code, in THUMB mode it does.
459
460 @item
461 For ARM instructions the conditional affixes always appear at the end
462 of the instruction.  For THUMB instructions conditional affixes can be
463 used, but only inside the scope of an @code{IT} instruction.
464
465 @item
466 All of the instructions new to the V6T2 architecture (and later) are
467 available.  (Only a few such instructions can be written in the
468 @code{divided} syntax).
469
470 @item
471 The @code{.N} and @code{.W} suffixes are recognized and honored.
472
473 @item
474 All instructions set the flags if and only if they have an @code{s}
475 affix.
476 @end itemize
477
478 @node ARM-Chars
479 @subsection Special Characters
480
481 @cindex line comment character, ARM
482 @cindex ARM line comment character
483 The presence of a @samp{@@} anywhere on a line indicates the start of
484 a comment that extends to the end of that line.
485
486 If a @samp{#} appears as the first character of a line then the whole
487 line is treated as a comment, but in this case the line could also be
488 a logical line number directive (@pxref{Comments}) or a preprocessor
489 control command (@pxref{Preprocessing}).
490
491 @cindex line separator, ARM
492 @cindex statement separator, ARM
493 @cindex ARM line separator
494 The @samp{;} character can be used instead of a newline to separate
495 statements.
496
497 @cindex immediate character, ARM
498 @cindex ARM immediate character
499 Either @samp{#} or @samp{$} can be used to indicate immediate operands.
500
501 @cindex identifiers, ARM
502 @cindex ARM identifiers
503 *TODO* Explain about /data modifier on symbols.
504
505 @node ARM-Regs
506 @subsection Register Names
507
508 @cindex ARM register names
509 @cindex register names, ARM
510 *TODO* Explain about ARM register naming, and the predefined names.
511
512 @node ARM-Relocations
513 @subsection ARM relocation generation
514
515 @cindex data relocations, ARM
516 @cindex ARM data relocations
517 Specific data relocations can be generated by putting the relocation name
518 in parentheses after the symbol name.  For example:
519
520 @smallexample
521         .word foo(TARGET1)
522 @end smallexample
523
524 This will generate an @samp{R_ARM_TARGET1} relocation against the symbol
525 @var{foo}.
526 The following relocations are supported:
527 @code{GOT},
528 @code{GOTOFF},
529 @code{TARGET1},
530 @code{TARGET2},
531 @code{SBREL},
532 @code{TLSGD},
533 @code{TLSLDM},
534 @code{TLSLDO},
535 @code{TLSDESC},
536 @code{TLSCALL},
537 @code{GOTTPOFF},
538 @code{GOT_PREL}
539 and
540 @code{TPOFF}.
541
542 For compatibility with older toolchains the assembler also accepts
543 @code{(PLT)} after branch targets.  On legacy targets this will
544 generate the deprecated @samp{R_ARM_PLT32} relocation.  On EABI
545 targets it will encode either the @samp{R_ARM_CALL} or
546 @samp{R_ARM_JUMP24} relocation, as appropriate.
547
548 @cindex MOVW and MOVT relocations, ARM
549 Relocations for @samp{MOVW} and @samp{MOVT} instructions can be generated
550 by prefixing the value with @samp{#:lower16:} and @samp{#:upper16}
551 respectively.  For example to load the 32-bit address of foo into r0:
552
553 @smallexample
554         MOVW r0, #:lower16:foo
555         MOVT r0, #:upper16:foo
556 @end smallexample
557
558 Relocations @samp{R_ARM_THM_ALU_ABS_G0_NC}, @samp{R_ARM_THM_ALU_ABS_G1_NC},
559 @samp{R_ARM_THM_ALU_ABS_G2_NC} and @samp{R_ARM_THM_ALU_ABS_G3_NC} can be
560 generated by prefixing the value with @samp{#:lower0_7:#},
561 @samp{#:lower8_15:#}, @samp{#:upper0_7:#} and @samp{#:upper8_15:#}
562 respectively.  For example to load the 32-bit address of foo into r0:
563
564 @smallexample
565         MOVS r0, #:upper8_15:#foo
566         LSLS r0, r0, #8
567         ADDS r0, #:upper0_7:#foo
568         LSLS r0, r0, #8
569         ADDS r0, #:lower8_15:#foo
570         LSLS r0, r0, #8
571         ADDS r0, #:lower0_7:#foo
572 @end smallexample
573
574 @node ARM-Neon-Alignment
575 @subsection NEON Alignment Specifiers
576
577 @cindex alignment for NEON instructions
578 Some NEON load/store instructions allow an optional address
579 alignment qualifier.
580 The ARM documentation specifies that this is indicated by
581 @samp{@@ @var{align}}. However GAS already interprets
582 the @samp{@@} character as a "line comment" start,
583 so @samp{: @var{align}} is used instead.  For example:
584
585 @smallexample
586         vld1.8 @{q0@}, [r0, :128]
587 @end smallexample
588
589 @node ARM Floating Point
590 @section Floating Point
591
592 @cindex floating point, ARM (@sc{ieee})
593 @cindex ARM floating point (@sc{ieee})
594 The ARM family uses @sc{ieee} floating-point numbers.
595
596 @node ARM Directives
597 @section ARM Machine Directives
598
599 @cindex machine directives, ARM
600 @cindex ARM machine directives
601 @table @code
602
603 @c AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
604
605 @ifclear ELF
606 @cindex @code{.2byte} directive, ARM
607 @cindex @code{.4byte} directive, ARM
608 @cindex @code{.8byte} directive, ARM
609 @item .2byte @var{expression} [, @var{expression}]*
610 @itemx .4byte @var{expression} [, @var{expression}]*
611 @itemx .8byte @var{expression} [, @var{expression}]*
612 These directives write 2, 4 or 8 byte values to the output section.
613 @end ifclear
614
615 @cindex @code{.align} directive, ARM
616 @item .align @var{expression} [, @var{expression}]
617 This is the generic @var{.align} directive.  For the ARM however if the
618 first argument is zero (ie no alignment is needed) the assembler will
619 behave as if the argument had been 2 (ie pad to the next four byte
620 boundary).  This is for compatibility with ARM's own assembler.
621
622 @cindex @code{.arch} directive, ARM
623 @item .arch @var{name}
624 Select the target architecture.  Valid values for @var{name} are the same as
625 for the @option{-march} commandline option.
626
627 Specifying @code{.arch} clears any previously selected architecture
628 extensions.
629
630 @cindex @code{.arch_extension} directive, ARM
631 @item .arch_extension @var{name}
632 Add or remove an architecture extension to the target architecture.  Valid
633 values for @var{name} are the same as those accepted as architectural
634 extensions by the @option{-mcpu} commandline option.
635
636 @code{.arch_extension} may be used multiple times to add or remove extensions
637 incrementally to the architecture being compiled for.
638
639 @cindex @code{.arm} directive, ARM
640 @item .arm
641 This performs the same action as @var{.code 32}.
642
643 @c BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB
644
645 @cindex @code{.bss} directive, ARM
646 @item .bss
647 This directive switches to the @code{.bss} section.
648
649 @c CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
650
651 @cindex @code{.cantunwind} directive, ARM
652 @item .cantunwind
653 Prevents unwinding through the current function.  No personality routine
654 or exception table data is required or permitted.
655
656 @cindex @code{.code} directive, ARM
657 @item .code @code{[16|32]}
658 This directive selects the instruction set being generated. The value 16
659 selects Thumb, with the value 32 selecting ARM.
660
661 @cindex @code{.cpu} directive, ARM
662 @item .cpu @var{name}
663 Select the target processor.  Valid values for @var{name} are the same as
664 for the @option{-mcpu} commandline option.
665
666 Specifying @code{.cpu} clears any previously selected architecture
667 extensions.
668
669 @c DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD
670
671 @cindex @code{.dn} and @code{.qn} directives, ARM
672 @item @var{name} .dn @var{register name} [@var{.type}] [[@var{index}]]
673 @itemx @var{name} .qn @var{register name} [@var{.type}] [[@var{index}]]
674
675 The @code{dn} and @code{qn} directives are used to create typed
676 and/or indexed register aliases for use in Advanced SIMD Extension
677 (Neon) instructions.  The former should be used to create aliases
678 of double-precision registers, and the latter to create aliases of
679 quad-precision registers.
680
681 If these directives are used to create typed aliases, those aliases can
682 be used in Neon instructions instead of writing types after the mnemonic
683 or after each operand.  For example:
684
685 @smallexample
686         x .dn d2.f32
687         y .dn d3.f32
688         z .dn d4.f32[1]
689         vmul x,y,z
690 @end smallexample
691
692 This is equivalent to writing the following:
693
694 @smallexample
695         vmul.f32 d2,d3,d4[1]
696 @end smallexample
697
698 Aliases created using @code{dn} or @code{qn} can be destroyed using
699 @code{unreq}.
700
701 @c EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE
702
703 @cindex @code{.eabi_attribute} directive, ARM
704 @item .eabi_attribute @var{tag}, @var{value}
705 Set the EABI object attribute @var{tag} to @var{value}.
706
707 The @var{tag} is either an attribute number, or one of the following:
708 @code{Tag_CPU_raw_name}, @code{Tag_CPU_name}, @code{Tag_CPU_arch},
709 @code{Tag_CPU_arch_profile}, @code{Tag_ARM_ISA_use},
710 @code{Tag_THUMB_ISA_use}, @code{Tag_FP_arch}, @code{Tag_WMMX_arch},
711 @code{Tag_Advanced_SIMD_arch}, @code{Tag_PCS_config},
712 @code{Tag_ABI_PCS_R9_use}, @code{Tag_ABI_PCS_RW_data},
713 @code{Tag_ABI_PCS_RO_data}, @code{Tag_ABI_PCS_GOT_use},
714 @code{Tag_ABI_PCS_wchar_t}, @code{Tag_ABI_FP_rounding},
715 @code{Tag_ABI_FP_denormal}, @code{Tag_ABI_FP_exceptions},
716 @code{Tag_ABI_FP_user_exceptions}, @code{Tag_ABI_FP_number_model},
717 @code{Tag_ABI_align_needed}, @code{Tag_ABI_align_preserved},
718 @code{Tag_ABI_enum_size}, @code{Tag_ABI_HardFP_use},
719 @code{Tag_ABI_VFP_args}, @code{Tag_ABI_WMMX_args},
720 @code{Tag_ABI_optimization_goals}, @code{Tag_ABI_FP_optimization_goals},
721 @code{Tag_compatibility}, @code{Tag_CPU_unaligned_access},
722 @code{Tag_FP_HP_extension}, @code{Tag_ABI_FP_16bit_format},
723 @code{Tag_MPextension_use}, @code{Tag_DIV_use},
724 @code{Tag_nodefaults}, @code{Tag_also_compatible_with},
725 @code{Tag_conformance}, @code{Tag_T2EE_use},
726 @code{Tag_Virtualization_use}
727
728 The @var{value} is either a @code{number}, @code{"string"}, or
729 @code{number, "string"} depending on the tag.
730
731 Note - the following legacy values are also accepted by @var{tag}:
732 @code{Tag_VFP_arch}, @code{Tag_ABI_align8_needed},
733 @code{Tag_ABI_align8_preserved}, @code{Tag_VFP_HP_extension},
734
735 @cindex @code{.even} directive, ARM
736 @item .even
737 This directive aligns to an even-numbered address.
738
739 @cindex @code{.extend} directive, ARM
740 @cindex @code{.ldouble} directive, ARM
741 @item .extend  @var{expression} [, @var{expression}]*
742 @itemx .ldouble  @var{expression} [, @var{expression}]*
743 These directives write 12byte long double floating-point values to the
744 output section.  These are not compatible with current ARM processors
745 or ABIs.
746
747 @c FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
748
749 @anchor{arm_fnend}
750 @cindex @code{.fnend} directive, ARM
751 @item .fnend
752 Marks the end of a function with an unwind table entry.  The unwind index
753 table entry is created when this directive is processed.
754
755 If no personality routine has been specified then standard personality
756 routine 0 or 1 will be used, depending on the number of unwind opcodes
757 required.
758
759 @anchor{arm_fnstart}
760 @cindex @code{.fnstart} directive, ARM
761 @item .fnstart
762 Marks the start of a function with an unwind table entry.
763
764 @cindex @code{.force_thumb} directive, ARM
765 @item .force_thumb
766 This directive forces the selection of Thumb instructions, even if the
767 target processor does not support those instructions
768
769 @cindex @code{.fpu} directive, ARM
770 @item .fpu @var{name}
771 Select the floating-point unit to assemble for.  Valid values for @var{name}
772 are the same as for the @option{-mfpu} commandline option.
773
774 @c GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG
775 @c HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH
776
777 @cindex @code{.handlerdata} directive, ARM
778 @item .handlerdata
779 Marks the end of the current function, and the start of the exception table
780 entry for that function.  Anything between this directive and the
781 @code{.fnend} directive will be added to the exception table entry.
782
783 Must be preceded by a @code{.personality} or @code{.personalityindex}
784 directive.
785
786 @c IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
787
788 @cindex @code{.inst} directive, ARM
789 @item .inst @var{opcode} [ , @dots{} ]
790 @itemx .inst.n @var{opcode} [ , @dots{} ]
791 @itemx .inst.w @var{opcode} [ , @dots{} ]
792 Generates the instruction corresponding to the numerical value @var{opcode}.
793 @code{.inst.n} and @code{.inst.w} allow the Thumb instruction size to be
794 specified explicitly, overriding the normal encoding rules.
795
796 @c JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ
797 @c KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK
798 @c LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL
799
800 @item .ldouble  @var{expression} [, @var{expression}]*
801 See @code{.extend}.
802
803 @cindex @code{.ltorg} directive, ARM
804 @item .ltorg
805 This directive causes the current contents of the literal pool to be
806 dumped into the current section (which is assumed to be the .text
807 section) at the current location (aligned to a word boundary).
808 @code{GAS} maintains a separate literal pool for each section and each
809 sub-section.  The @code{.ltorg} directive will only affect the literal
810 pool of the current section and sub-section.  At the end of assembly
811 all remaining, un-empty literal pools will automatically be dumped.
812
813 Note - older versions of @code{GAS} would dump the current literal
814 pool any time a section change occurred.  This is no longer done, since
815 it prevents accurate control of the placement of literal pools.
816
817 @c MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM
818
819 @cindex @code{.movsp} directive, ARM
820 @item .movsp @var{reg} [, #@var{offset}]
821 Tell the unwinder that @var{reg} contains an offset from the current
822 stack pointer.  If @var{offset} is not specified then it is assumed to be
823 zero.
824
825 @c NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN
826 @c OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
827
828 @cindex @code{.object_arch} directive, ARM
829 @item .object_arch @var{name}
830 Override the architecture recorded in the EABI object attribute section.
831 Valid values for @var{name} are the same as for the @code{.arch} directive.
832 Typically this is useful when code uses runtime detection of CPU features.
833
834 @c PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP
835
836 @cindex @code{.packed} directive, ARM
837 @item .packed  @var{expression} [, @var{expression}]*
838 This directive writes 12-byte packed floating-point values to the
839 output section.  These are not compatible with current ARM processors
840 or ABIs.
841
842 @anchor{arm_pad}
843 @cindex @code{.pad} directive, ARM
844 @item .pad #@var{count}
845 Generate unwinder annotations for a stack adjustment of @var{count} bytes.
846 A positive value indicates the function prologue allocated stack space by
847 decrementing the stack pointer.
848
849 @cindex @code{.personality} directive, ARM
850 @item .personality @var{name}
851 Sets the personality routine for the current function to @var{name}.
852
853 @cindex @code{.personalityindex} directive, ARM
854 @item .personalityindex @var{index}
855 Sets the personality routine for the current function to the EABI standard
856 routine number @var{index}
857
858 @cindex @code{.pool} directive, ARM
859 @item .pool
860 This is a synonym for .ltorg.
861
862 @c QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ
863 @c RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR
864
865 @cindex @code{.req} directive, ARM
866 @item @var{name} .req @var{register name}
867 This creates an alias for @var{register name} called @var{name}.  For
868 example:
869
870 @smallexample
871         foo .req r0
872 @end smallexample
873
874 @c SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS
875
876 @anchor{arm_save}
877 @cindex @code{.save} directive, ARM
878 @item .save @var{reglist}
879 Generate unwinder annotations to restore the registers in @var{reglist}.
880 The format of @var{reglist} is the same as the corresponding store-multiple
881 instruction.
882
883 @smallexample
884 @exdent @emph{core registers}
885   .save @{r4, r5, r6, lr@}
886   stmfd sp!, @{r4, r5, r6, lr@}
887 @exdent @emph{FPA registers}
888   .save f4, 2
889   sfmfd f4, 2, [sp]!
890 @exdent @emph{VFP registers}
891   .save @{d8, d9, d10@}
892   fstmdx sp!, @{d8, d9, d10@}
893 @exdent @emph{iWMMXt registers}
894   .save @{wr10, wr11@}
895   wstrd wr11, [sp, #-8]!
896   wstrd wr10, [sp, #-8]!
897 or
898   .save wr11
899   wstrd wr11, [sp, #-8]!
900   .save wr10
901   wstrd wr10, [sp, #-8]!
902 @end smallexample
903
904 @anchor{arm_setfp}
905 @cindex @code{.setfp} directive, ARM
906 @item .setfp @var{fpreg}, @var{spreg} [, #@var{offset}]
907 Make all unwinder annotations relative to a frame pointer.  Without this
908 the unwinder will use offsets from the stack pointer.
909
910 The syntax of this directive is the same as the @code{add} or @code{mov}
911 instruction used to set the frame pointer.  @var{spreg} must be either
912 @code{sp} or mentioned in a previous @code{.movsp} directive.
913
914 @smallexample
915 .movsp ip
916 mov ip, sp
917 @dots{}
918 .setfp fp, ip, #4
919 add fp, ip, #4
920 @end smallexample
921
922 @cindex @code{.secrel32} directive, ARM
923 @item .secrel32 @var{expression} [, @var{expression}]*
924 This directive emits relocations that evaluate to the section-relative
925 offset of each expression's symbol.  This directive is only supported
926 for PE targets.
927
928 @cindex @code{.syntax} directive, ARM
929 @item .syntax [@code{unified} | @code{divided}]
930 This directive sets the Instruction Set Syntax as described in the
931 @ref{ARM-Instruction-Set} section.
932
933 @c TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT
934
935 @cindex @code{.thumb} directive, ARM
936 @item .thumb
937 This performs the same action as @var{.code 16}.
938
939 @cindex @code{.thumb_func} directive, ARM
940 @item .thumb_func
941 This directive specifies that the following symbol is the name of a
942 Thumb encoded function.  This information is necessary in order to allow
943 the assembler and linker to generate correct code for interworking
944 between Arm and Thumb instructions and should be used even if
945 interworking is not going to be performed.  The presence of this
946 directive also implies @code{.thumb}
947
948 This directive is not necessary when generating EABI objects.  On these
949 targets the encoding is implicit when generating Thumb code.
950
951 @cindex @code{.thumb_set} directive, ARM
952 @item .thumb_set
953 This performs the equivalent of a @code{.set} directive in that it
954 creates a symbol which is an alias for another symbol (possibly not yet
955 defined).  This directive also has the added property in that it marks
956 the aliased symbol as being a thumb function entry point, in the same
957 way that the @code{.thumb_func} directive does.
958
959 @cindex @code{.tlsdescseq} directive, ARM
960 @item .tlsdescseq @var{tls-variable}
961 This directive is used to annotate parts of an inlined TLS descriptor
962 trampoline.  Normally the trampoline is provided by the linker, and
963 this directive is not needed.
964
965 @c UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU
966
967 @cindex @code{.unreq} directive, ARM
968 @item .unreq @var{alias-name}
969 This undefines a register alias which was previously defined using the
970 @code{req}, @code{dn} or @code{qn} directives.  For example:
971
972 @smallexample
973         foo .req r0
974         .unreq foo
975 @end smallexample
976
977 An error occurs if the name is undefined.  Note - this pseudo op can
978 be used to delete builtin in register name aliases (eg 'r0').  This
979 should only be done if it is really necessary.
980
981 @cindex @code{.unwind_raw} directive, ARM
982 @item .unwind_raw @var{offset}, @var{byte1}, @dots{}
983 Insert one of more arbitrary unwind opcode bytes, which are known to adjust
984 the stack pointer by @var{offset} bytes.
985
986 For example @code{.unwind_raw 4, 0xb1, 0x01} is equivalent to
987 @code{.save @{r0@}}
988
989 @c VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV
990
991 @cindex @code{.vsave} directive, ARM
992 @item .vsave @var{vfp-reglist}
993 Generate unwinder annotations to restore the VFP registers in @var{vfp-reglist}
994 using FLDMD.  Also works for VFPv3 registers
995 that are to be restored using VLDM.
996 The format of @var{vfp-reglist} is the same as the corresponding store-multiple
997 instruction.
998
999 @smallexample
1000 @exdent @emph{VFP registers}
1001   .vsave @{d8, d9, d10@}
1002   fstmdd sp!, @{d8, d9, d10@}
1003 @exdent @emph{VFPv3 registers}
1004   .vsave @{d15, d16, d17@}
1005   vstm sp!, @{d15, d16, d17@}
1006 @end smallexample
1007
1008 Since FLDMX and FSTMX are now deprecated, this directive should be
1009 used in favour of @code{.save} for saving VFP registers for ARMv6 and above.
1010
1011 @c WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
1012 @c XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
1013 @c YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY
1014 @c ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ
1015
1016 @end table
1017
1018 @node ARM Opcodes
1019 @section Opcodes
1020
1021 @cindex ARM opcodes
1022 @cindex opcodes for ARM
1023 @code{@value{AS}} implements all the standard ARM opcodes.  It also
1024 implements several pseudo opcodes, including several synthetic load
1025 instructions.
1026
1027 @table @code
1028
1029 @cindex @code{NOP} pseudo op, ARM
1030 @item NOP
1031 @smallexample
1032   nop
1033 @end smallexample
1034
1035 This pseudo op will always evaluate to a legal ARM instruction that does
1036 nothing.  Currently it will evaluate to MOV r0, r0.
1037
1038 @cindex @code{LDR reg,=<label>} pseudo op, ARM
1039 @item LDR
1040 @smallexample
1041   ldr <register> , = <expression>
1042 @end smallexample
1043
1044 If expression evaluates to a numeric constant then a MOV or MVN
1045 instruction will be used in place of the LDR instruction, if the
1046 constant can be generated by either of these instructions.  Otherwise
1047 the constant will be placed into the nearest literal pool (if it not
1048 already there) and a PC relative LDR instruction will be generated.
1049
1050 @cindex @code{ADR reg,<label>} pseudo op, ARM
1051 @item ADR
1052 @smallexample
1053   adr <register> <label>
1054 @end smallexample
1055
1056 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
1057 register.  The instruction will evaluate to a PC relative ADD or SUB
1058 instruction depending upon where the label is located.  If the label is
1059 out of range, or if it is not defined in the same file (and section) as
1060 the ADR instruction, then an error will be generated.  This instruction
1061 will not make use of the literal pool.
1062
1063 @cindex @code{ADRL reg,<label>} pseudo op, ARM
1064 @item ADRL
1065 @smallexample
1066   adrl <register> <label>
1067 @end smallexample
1068
1069 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
1070 register.  The instruction will evaluate to one or two PC relative ADD
1071 or SUB instructions depending upon where the label is located.  If a
1072 second instruction is not needed a NOP instruction will be generated in
1073 its place, so that this instruction is always 8 bytes long.
1074
1075 If the label is out of range, or if it is not defined in the same file
1076 (and section) as the ADRL instruction, then an error will be generated.
1077 This instruction will not make use of the literal pool.
1078
1079 @end table
1080
1081 For information on the ARM or Thumb instruction sets, see @cite{ARM
1082 Software Development Toolkit Reference Manual}, Advanced RISC Machines
1083 Ltd.
1084
1085 @node ARM Mapping Symbols
1086 @section Mapping Symbols
1087
1088 The ARM ELF specification requires that special symbols be inserted
1089 into object files to mark certain features:
1090
1091 @table @code
1092
1093 @cindex @code{$a}
1094 @item $a
1095 At the start of a region of code containing ARM instructions.
1096
1097 @cindex @code{$t}
1098 @item $t
1099 At the start of a region of code containing THUMB instructions.
1100
1101 @cindex @code{$d}
1102 @item $d
1103 At the start of a region of data.
1104
1105 @end table
1106
1107 The assembler will automatically insert these symbols for you - there
1108 is no need to code them yourself.  Support for tagging symbols ($b,
1109 $f, $p and $m) which is also mentioned in the current ARM ELF
1110 specification is not implemented.  This is because they have been
1111 dropped from the new EABI and so tools cannot rely upon their
1112 presence.
1113
1114 @node ARM Unwinding Tutorial
1115 @section Unwinding
1116
1117 The ABI for the ARM Architecture specifies a standard format for
1118 exception unwind information.  This information is used when an
1119 exception is thrown to determine where control should be transferred.
1120 In particular, the unwind information is used to determine which
1121 function called the function that threw the exception, and which
1122 function called that one, and so forth.  This information is also used
1123 to restore the values of callee-saved registers in the function
1124 catching the exception.
1125
1126 If you are writing functions in assembly code, and those functions
1127 call other functions that throw exceptions, you must use assembly
1128 pseudo ops to ensure that appropriate exception unwind information is
1129 generated.  Otherwise, if one of the functions called by your assembly
1130 code throws an exception, the run-time library will be unable to
1131 unwind the stack through your assembly code and your program will not
1132 behave correctly.
1133
1134 To illustrate the use of these pseudo ops, we will examine the code
1135 that G++ generates for the following C++ input:
1136
1137 @verbatim
1138 void callee (int *);
1139
1140 int
1141 caller ()
1142 {
1143   int i;
1144   callee (&i);
1145   return i;
1146 }
1147 @end verbatim
1148
1149 This example does not show how to throw or catch an exception from
1150 assembly code.  That is a much more complex operation and should
1151 always be done in a high-level language, such as C++, that directly
1152 supports exceptions.
1153
1154 The code generated by one particular version of G++ when compiling the
1155 example above is:
1156
1157 @verbatim
1158 _Z6callerv:
1159         .fnstart
1160 .LFB2:
1161         @ Function supports interworking.
1162         @ args = 0, pretend = 0, frame = 8
1163         @ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0
1164         stmfd   sp!, {fp, lr}
1165         .save {fp, lr}
1166 .LCFI0:
1167         .setfp fp, sp, #4
1168         add     fp, sp, #4
1169 .LCFI1:
1170         .pad #8
1171         sub     sp, sp, #8
1172 .LCFI2:
1173         sub     r3, fp, #8
1174         mov     r0, r3
1175         bl      _Z6calleePi
1176         ldr     r3, [fp, #-8]
1177         mov     r0, r3
1178         sub     sp, fp, #4
1179         ldmfd   sp!, {fp, lr}
1180         bx      lr
1181 .LFE2:
1182         .fnend
1183 @end verbatim
1184
1185 Of course, the sequence of instructions varies based on the options
1186 you pass to GCC and on the version of GCC in use.  The exact
1187 instructions are not important since we are focusing on the pseudo ops
1188 that are used to generate unwind information.
1189
1190 An important assumption made by the unwinder is that the stack frame
1191 does not change during the body of the function.  In particular, since
1192 we assume that the assembly code does not itself throw an exception,
1193 the only point where an exception can be thrown is from a call, such
1194 as the @code{bl} instruction above.  At each call site, the same saved
1195 registers (including @code{lr}, which indicates the return address)
1196 must be located in the same locations relative to the frame pointer.
1197
1198 The @code{.fnstart} (@pxref{arm_fnstart,,.fnstart pseudo op}) pseudo
1199 op appears immediately before the first instruction of the function
1200 while the @code{.fnend} (@pxref{arm_fnend,,.fnend pseudo op}) pseudo
1201 op appears immediately after the last instruction of the function.
1202 These pseudo ops specify the range of the function.
1203
1204 Only the order of the other pseudos ops (e.g., @code{.setfp} or
1205 @code{.pad}) matters; their exact locations are irrelevant.  In the
1206 example above, the compiler emits the pseudo ops with particular
1207 instructions.  That makes it easier to understand the code, but it is
1208 not required for correctness.  It would work just as well to emit all
1209 of the pseudo ops other than @code{.fnend} in the same order, but
1210 immediately after @code{.fnstart}.
1211
1212 The @code{.save} (@pxref{arm_save,,.save pseudo op}) pseudo op
1213 indicates registers that have been saved to the stack so that they can
1214 be restored before the function returns.  The argument to the
1215 @code{.save} pseudo op is a list of registers to save.  If a register
1216 is ``callee-saved'' (as specified by the ABI) and is modified by the
1217 function you are writing, then your code must save the value before it
1218 is modified and restore the original value before the function
1219 returns.  If an exception is thrown, the run-time library restores the
1220 values of these registers from their locations on the stack before
1221 returning control to the exception handler.  (Of course, if an
1222 exception is not thrown, the function that contains the @code{.save}
1223 pseudo op restores these registers in the function epilogue, as is
1224 done with the @code{ldmfd} instruction above.)
1225
1226 You do not have to save callee-saved registers at the very beginning
1227 of the function and you do not need to use the @code{.save} pseudo op
1228 immediately following the point at which the registers are saved.
1229 However, if you modify a callee-saved register, you must save it on
1230 the stack before modifying it and before calling any functions which
1231 might throw an exception.  And, you must use the @code{.save} pseudo
1232 op to indicate that you have done so.
1233
1234 The @code{.pad} (@pxref{arm_pad,,.pad}) pseudo op indicates a
1235 modification of the stack pointer that does not save any registers.
1236 The argument is the number of bytes (in decimal) that are subtracted
1237 from the stack pointer.  (On ARM CPUs, the stack grows downwards, so
1238 subtracting from the stack pointer increases the size of the stack.)
1239
1240 The @code{.setfp} (@pxref{arm_setfp,,.setfp pseudo op}) pseudo op
1241 indicates the register that contains the frame pointer.  The first
1242 argument is the register that is set, which is typically @code{fp}.
1243 The second argument indicates the register from which the frame
1244 pointer takes its value.  The third argument, if present, is the value
1245 (in decimal) added to the register specified by the second argument to
1246 compute the value of the frame pointer.  You should not modify the
1247 frame pointer in the body of the function.
1248
1249 If you do not use a frame pointer, then you should not use the
1250 @code{.setfp} pseudo op.  If you do not use a frame pointer, then you
1251 should avoid modifying the stack pointer outside of the function
1252 prologue.  Otherwise, the run-time library will be unable to find
1253 saved registers when it is unwinding the stack.
1254
1255 The pseudo ops described above are sufficient for writing assembly
1256 code that calls functions which may throw exceptions.  If you need to
1257 know more about the object-file format used to represent unwind
1258 information, you may consult the @cite{Exception Handling ABI for the
1259 ARM Architecture} available from @uref{http://infocenter.arm.com}.
1260