arm指令系統(tǒng)與匯編程序設計

1、第4章ARM指令系統(tǒng)與匯編程序設計指令系統(tǒng)與匯編程序設計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)條件域設定條件滿足與否來決定是否執(zhí)行；3.ARM處理器采用LoadSte體系結構（指令集為加載存儲型），即ARM指令集僅能處理寄存

2、器中的數(shù)據(jù)，而且處理結果都要放回寄存器中，存儲器訪問需要通過專門的加載存儲指令來實現(xiàn)；4.ARM指令集均為“3地址”指令，指令中有兩個源操作數(shù)寄存器和一個結果寄存器，且均可獨立設定；5.ARM處理器的ALU操作和移位操作可同時完成，即在單時鐘周期內執(zhí)行單條指令可同時完成一項普通的移位操作和一項普通ALU操作。6.ARM處理器可通過協(xié)處理器指令使ARM指令集得以擴展，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、系結構中以高密度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CPSR中Z標志置位才執(zhí)行），后綴S表示指令執(zhí)行結果將影響CPSR寄存器值；空格之后的表示“目的寄存器”（如R1），第一個逗號之后表示“第一操作數(shù)1（操作數(shù)1）”（如R2），第二個逗號之后的表示“第二

4、操作數(shù)（操作數(shù)2）”（如#5表示立即數(shù)5）。分號之后為“注釋”，由文字和符號組成（如R1=R25）。4.1.3ARM指令條件碼域當處理器工作在ARM狀態(tài)時，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。當指令的執(zhí)行條件滿足時，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，每一種條件用兩個英文字符（大寫）表示，作為指令助記符的后綴。例如，跳轉指令B加

5、上后綴EQ之后變?yōu)锽EQ，表示“相等則跳轉”（即當CPSR中的Z標志置位時發(fā)生跳轉）。16種條件標志碼中只有15種（表4.1）可供使用，第16種（1111）為暫時不能使用（系統(tǒng)保留）。表4.1ARM指令條件碼（15項）第一條指令將寄存器R1的內容加上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的內容自增4個字節(jié)；第三條指令先以寄存器R1的內容作為操作

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的內容自增4個字節(jié)；第四條指令將寄存器R1的內容加上寄存器R2的內容形成操作數(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寄存器（最多16個）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)行完加載存儲操作之后，R0按字

7、長度自增4個字節(jié)，因此，該條指令可將連續(xù)16個存儲單元的值傳送到R1～R4。4.2.7相對尋址相對尋址以程序計數(shù)器PC當前值為基地址、把指令中的地址標號作為偏移量，將兩者相加之后得到操作數(shù)的有效地址。以下子程序調用（跳轉指令BL）即采用相對尋址方式。BLNEXT跳轉到子程序NEXT處執(zhí)行4.2.8塊拷貝尋址塊拷貝尋址可實現(xiàn)連續(xù)地址數(shù)據(jù)從存儲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單元中取出5

8、個字的數(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單元中4.2.9堆棧尋址堆棧是一種“先進后出”（FILO）的特殊數(shù)據(jù)結構。它使用堆棧指針（專用寄存器）指示當前操作位置（總是指向棧頂），當堆棧指針指向最后壓入堆棧的數(shù)據(jù)單元時，稱為“滿堆?！?，而當堆棧指針指向下一個將要放入數(shù)據(jù)的空位置（空單元）時，稱為“空堆?！保煌瑫r，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）訪問指令”、“加載

10、存儲指令”、“批量加載存儲指令”、“數(shù)據(jù)交換指令”、“移位指令（操作）”、“協(xié)處理器指令”和“異常產生指令”10類構成，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SMUAL64位有符號數(shù)乘加運算BL帶返回的跳轉UMULL64位無符號數(shù)乘法運算BLX帶返回和狀態(tài)切換的跳轉UMUAL64位無符號數(shù)乘加運算BX帶狀態(tài)切換的跳轉MRSCPSR或

11、SPSR內容傳送到通用寄存器MOV數(shù)據(jù)傳送MSR通用寄存器內容傳送到CPSR或SPSRMVN數(shù)據(jù)取反傳送LDR存儲器字數(shù)據(jù)傳送到寄存器（字加載）CMP比較LDRB存儲器字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到寄存器（字節(jié)加載）CMN比較反值LDRH存儲器半字數(shù)據(jù)傳送到寄存器（半字加載）TST位測試STR寄存器字數(shù)據(jù)傳送到存儲器（字存儲）TEQ相等測試STRB寄存器字節(jié)數(shù)據(jù)傳送到存儲器（字節(jié)存儲）ADD加法運算STRH寄存器半字數(shù)據(jù)傳送到存儲器（半字存儲）ADC帶