arm指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計(jì)

1、第4章ARM指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計(jì)指令系統(tǒng)與匯編程序設(shè)計(jì)4.1ARM指令集概述指令集概述4.1.1ARM指令集主要特征ARM指令集所具有的主要特征歸納如下：1.ARM處理器中包含大量寄存器，這些寄存器在指令集中都可用于多種用途（目的寄存器、源寄存器、地址指針等）；2.ARM指令集中所有指令均可條件執(zhí)行，即依據(jù)條件域設(shè)定條件滿足與否來(lái)決定是否執(zhí)行；3.ARM處理器采用LoadSte體系結(jié)構(gòu)（指令集為加載存儲(chǔ)型），即ARM指令集僅能處理寄存

2、器中的數(shù)據(jù)，而且處理結(jié)果都要放回寄存器中，存儲(chǔ)器訪問(wèn)需要通過(guò)專門的加載存儲(chǔ)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)；4.ARM指令集均為“3地址”指令，指令中有兩個(gè)源操作數(shù)寄存器和一個(gè)結(jié)果寄存器，且均可獨(dú)立設(shè)定；5.ARM處理器的ALU操作和移位操作可同時(shí)完成，即在單時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行單條指令可同時(shí)完成一項(xiàng)普通的移位操作和一項(xiàng)普通ALU操作。6.ARM處理器可通過(guò)協(xié)處理器指令使ARM指令集得以擴(kuò)展，包括在編程模式下增加新的寄存器和數(shù)據(jù)類型；7.ARM處理器在Thumb體

3、系結(jié)構(gòu)中以高密度16位壓縮形式表示指令集（Thumb指令集）。4.1.2ARM指令基本格式ARM指令的助記符格式為：S注釋舉例：ADDEQSR1R2#5R1=R25其中，表示“操作碼”（如ADD），后綴表示“條件域”（如EQ表示該指令只有當(dāng)CPSR中Z標(biāo)志置位才執(zhí)行），后綴S表示指令執(zhí)行結(jié)果將影響CPSR寄存器值；空格之后的表示“目的寄存器”（如R1），第一個(gè)逗號(hào)之后表示“第一操作數(shù)1（操作數(shù)1）”（如R2），第二個(gè)逗號(hào)之后的表示“第二

4、操作數(shù)（操作數(shù)2）”（如#5表示立即數(shù)5）。分號(hào)之后為“注釋”，由文字和符號(hào)組成（如R1=R25）。4.1.3ARM指令條件碼域當(dāng)處理器工作在ARM狀態(tài)時(shí)，幾乎所有的指令均根據(jù)CPSR中條件碼的狀態(tài)和指令的條件域有條件的執(zhí)行。當(dāng)指令的執(zhí)行條件滿足時(shí)，指令被執(zhí)行，否則指令被忽略。每一條ARM指令包含4位條件碼，位于指令的最高4位[31:28]，可表示16種條件，每一種條件用兩個(gè)英文字符（大寫）表示，作為指令助記符的后綴。例如，跳轉(zhuǎn)指令B加

5、上后綴EQ之后變?yōu)锽EQ，表示“相等則跳轉(zhuǎn)”（即當(dāng)CPSR中的Z標(biāo)志置位時(shí)發(fā)生跳轉(zhuǎn)）。16種條件標(biāo)志碼中只有15種（表4.1）可供使用，第16種（1111）為暫時(shí)不能使用（系統(tǒng)保留）。表4.1ARM指令條件碼（15項(xiàng)）第一條指令將寄存器R1的內(nèi)容加上4形成操作數(shù)的有效地址，從而取得操作數(shù)存入寄存器R0中；第二條指令與第一條指令的區(qū)別在于將所取得的操作數(shù)存入寄存器R0之后，再將R1的內(nèi)容自增4個(gè)字節(jié)；第三條指令先以寄存器R1的內(nèi)容作為操作

6、數(shù)的有效地址，從而取得操作數(shù)存入寄存器R0，然后將R1的內(nèi)容自增4個(gè)字節(jié)；第四條指令將寄存器R1的內(nèi)容加上寄存器R2的內(nèi)容形成操作數(shù)的有效地址，從而取得操作數(shù)存入寄存器R0中。4.2.6多寄存器尋址采用多寄存器尋址方式，一條指令可以完成多個(gè)寄存器（最多16個(gè)）值的傳送。例如：LDMIAR0R1R2R3R4R1←[R0]R2←[R0＋4]R3←[R0＋8]R4←[R0＋12]指令LDM的后綴IA表示，在每次執(zhí)行完加載存儲(chǔ)操作之后，R0按字

7、長(zhǎng)度自增4個(gè)字節(jié)，因此，該條指令可將連續(xù)16個(gè)存儲(chǔ)單元的值傳送到R1～R4。4.2.7相對(duì)尋址相對(duì)尋址以程序計(jì)數(shù)器PC當(dāng)前值為基地址、把指令中的地址標(biāo)號(hào)作為偏移量，將兩者相加之后得到操作數(shù)的有效地址。以下子程序調(diào)用（跳轉(zhuǎn)指令BL）即采用相對(duì)尋址方式。BLNEXT跳轉(zhuǎn)到子程序NEXT處執(zhí)行4.2.8塊拷貝尋址塊拷貝尋址可實(shí)現(xiàn)連續(xù)地址數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器的某一位置拷貝到另一位置。例如：LDMIAR0，R1R5從以R0的值為起始地址的存儲(chǔ)單元中取出5

8、個(gè)字的數(shù)據(jù)STMIAR1，R1R5將取出的數(shù)據(jù)存入以R1的值為起始地址的存儲(chǔ)單元中4.2.9堆棧尋址堆棧是一種“先進(jìn)后出”（FILO）的特殊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它使用堆棧指針（專用寄存器）指示當(dāng)前操作位置（總是指向棧頂），當(dāng)堆棧指針指向最后壓入堆棧的數(shù)據(jù)單元時(shí)，稱為“滿堆棧”，而當(dāng)堆棧指針指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置（空單元）時(shí)，稱為“空堆?！保煌瑫r(shí)，根據(jù)堆棧的生成方式又分為“升序堆棧（由低地址向高地址生成）”和“降序堆棧（高地址向低地址生成）

9、”。如此，ARM處理器支持的堆棧共有“滿遞增”、“滿遞減”、“空遞增”和“空遞減”4種堆棧尋址方式或堆棧類型。例如：STMFDR13!R0R1R2R3R4將R0R4中的數(shù)據(jù)壓入堆棧（R13為堆棧指針）LDMFDR13!R0R1R2R3R4將數(shù)據(jù)出棧（恢復(fù)R0R4原先的值）4.3ARM指令分類介紹指令分類介紹ARM處理器指令集由“跳轉(zhuǎn)指令”、“數(shù)據(jù)處理指令”、“乘法指令與乘加指令”、“程序狀態(tài)寄存器（CPSR或SPSR）訪問(wèn)指令”、“加載

10、存儲(chǔ)指令”、“批量加載存儲(chǔ)指令”、“數(shù)據(jù)交換指令”、“移位指令（操作）”、“協(xié)處理器指令”和“異常產(chǎn)生指令”10類構(gòu)成，ARM指令助記符及指令功能如表4.2所示。分類介紹如下：表4.2ARM指令及功能描述（按分類順尋排列）助記符指令功能描述助記符指令功能描述B跳轉(zhuǎn)SMUAL64位有符號(hào)數(shù)乘加運(yùn)算BL帶返回的跳轉(zhuǎn)UMULL64位無(wú)符號(hào)數(shù)乘法運(yùn)算BLX帶返回和狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)UMUAL64位無(wú)符號(hào)數(shù)乘加運(yùn)算BX帶狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)MRSCPSR或

11、SPSR內(nèi)容傳送到通用寄存器MOV數(shù)據(jù)傳送MSR通用寄存器內(nèi)容傳送到CPSR或SPSRMVN數(shù)據(jù)取反傳送LDR存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到寄存器（字加載）CMP比較LDRB存儲(chǔ)器字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到寄存器（字節(jié)加載）CMN比較反值LDRH存儲(chǔ)器半字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到寄存器（半字加載）TST位測(cè)試STR寄存器字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器（字存儲(chǔ)）TEQ相等測(cè)試STRB寄存器字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器（字節(jié)存儲(chǔ)）ADD加法運(yùn)算STRH寄存器半字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器（半字存儲(chǔ)）ADC帶