ARM教學(xué)系統(tǒng)-03ARM指令分類及尋址方式

1提綱132ARM微處理器指令的分類ARM微處理器指令的尋址方式第三章ARM指令分類及尋址方式ARM微處理器指令的條件域2ARM微處理器的指令系統(tǒng)

ARM微處理器的指令集是加載/存儲(chǔ)型的，也即指令集僅能處理寄存器中的數(shù)據(jù)，而且處理結(jié)果都要放回寄存器中，而對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)則需要通過(guò)專門(mén)的加載/存儲(chǔ)指令來(lái)完成。ARM微處理器的指令集可以分為六大類

:跳轉(zhuǎn)指令數(shù)據(jù)處理指令程序狀態(tài)寄存器（CPSR、SPSR）處理指令加載/存儲(chǔ)指令協(xié)處理器指令異常產(chǎn)生指令A(yù)RM微處理器指令的分類3ARM微處理器指令表-1助記符指令功能描述ADC帶進(jìn)位加法指令A(yù)DD加法指令A(yù)ND邏輯與指令B跳轉(zhuǎn)指令BIC位清零指令BL帶返回的跳轉(zhuǎn)指令BLX帶返回和狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令BX帶狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令A(yù)RM微處理器指令的分類4ARM微處理器指令表-2助記符指令功能描述CDP協(xié)處理器數(shù)據(jù)操作指令CMN比較反值指令CMP比較指令EOR異或指令LDC存儲(chǔ)器到協(xié)處理器的數(shù)據(jù)傳輸指令LDM加載多個(gè)寄存器指令LDR存儲(chǔ)器到寄存器的數(shù)據(jù)傳輸指令MCRARM寄存器到協(xié)處理器寄存器數(shù)據(jù)傳輸ARM微處理器指令的分類5ARM微處理器指令表-3助記符指令功能描述MLA乘加運(yùn)算指令MOV數(shù)據(jù)傳送指令MRC協(xié)處理器寄存器到ARM寄存器數(shù)據(jù)傳輸MRS傳送CPSR或SPSR的內(nèi)容到通用寄存器MSR傳送通用寄存器到CPSR或SPSR的指令MUL32位乘法指令MLA32位乘加指令MVN數(shù)據(jù)取反傳送指令A(yù)RM微處理器指令的分類6ARM微處理器指令表-4助記符指令功能描述ORR邏輯或指令RSB逆向減法指令RSC帶借位的逆向減法指令SBC帶借位減法指令STC協(xié)處理器寄存器寫(xiě)入存儲(chǔ)器指令STM批量?jī)?nèi)存字寫(xiě)入指令STR寄存器到存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳輸指令SUB減法指令A(yù)RM微處理器指令的分類7ARM微處理器指令表-5助記符指令功能描述SWI軟件中斷指令SWP交換指令TEQ相等測(cè)試指令TST位測(cè)試指令A(yù)RM微處理器指令的分類8指令的條件域當(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位的條件碼，位于指令的最高4位[31:28]。條件碼共有16種，每種條件碼可用兩個(gè)字符表示，這兩個(gè)字符可以添加在指令助記符的后面和指令同時(shí)使用。例如，跳轉(zhuǎn)指令B可以加上后綴EQ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)。ARM微處理器指令的條件域9指令的條件域表-1條件碼后綴標(biāo)

志含

義0000EQZ置位相等0001NEZ清零不相等0010CSC置位無(wú)符號(hào)數(shù)大于或等于0011CCC清零無(wú)符號(hào)數(shù)小于0100MIN置位負(fù)數(shù)0101PLN清零正數(shù)或零0110VSV置位溢出0111VCV清零未溢出ARM微處理器指令的條件域10指令的條件域表-2條件碼后綴標(biāo)

志含

義1001LSC清零Z置位無(wú)符號(hào)數(shù)小于或等于1010GEN等于V帶符號(hào)數(shù)大于或等于1011LTN不等于V帶符號(hào)數(shù)小于1100GTZ清零且（N等于V）帶符號(hào)數(shù)大于1101LEZ置位或（N不等于V）帶符號(hào)數(shù)小于或等于1110AL忽略無(wú)條件執(zhí)行ARM微處理器指令的條件域11ARM指令的尋址方式ARM指令系統(tǒng)支持如下幾種常見(jiàn)的尋址方式：立即尋址寄存器尋址寄存器間接尋址基址變址尋址多寄存器尋址相對(duì)尋址堆棧尋址

ARM微處理器指令的尋址方式12立即尋址立即尋址也叫立即數(shù)尋址，這是一種特殊的尋址方式，操作數(shù)本身就在指令中給出，只要取出指令也就取到了操作數(shù)。這個(gè)操作數(shù)被稱為立即數(shù)，對(duì)應(yīng)的尋址方式也就叫做立即尋址。例如以下指令：

ADD R0，R0，＃1 /*R0←R0＋1*/ADD R0，R0，＃0x3f /*R0←R0＋0x3f*/在以上兩條指令中，第二個(gè)源操作數(shù)即為立即數(shù)，要求以“?！睘榍熬Y，對(duì)于以十六進(jìn)制表示的立即數(shù)，還要求在“?！焙蠹由稀?x”。ARM微處理器指令的尋址方式13寄存器尋址寄存器尋址就是利用寄存器中的數(shù)值作為操作數(shù)，這種尋址方式是各類微處理器經(jīng)常采用的一種方式，也是一種執(zhí)行效率較高的尋址方式。以下指令：

ADD R0，R1，R2 /*R0←R1＋R2*/該指令的執(zhí)行效果是將寄存器R1和R2的內(nèi)容相加，其結(jié)果存放在寄存器R0中。ARM微處理器指令的尋址方式14寄存器間接尋址寄存器間接尋址就是以寄存器中的值作為操作數(shù)的地址，而操作數(shù)本身存放在存儲(chǔ)器中。例如以下指令：

ADDR0，R1，[R2] /*R0←R1＋[R2]*/LDR R0，[R1] /*R0←[R1]*/STR R0，[R1] /*[R1]←R0*/在第一條指令中，以寄存器R2的值作為操作數(shù)的地址，在存儲(chǔ)器中取得一個(gè)操作數(shù)后與R1相加，結(jié)果存入寄存器R0中;第二條指令將以R1的值為地址的存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)傳送到R0中。第三條指令將R0的值傳送到以R1的值為地址的存儲(chǔ)器中。

ARM微處理器指令的尋址方式15基址變址尋址基址變址尋址就是將寄存器（該寄存器一般稱作基址寄存器）的內(nèi)容與指令中給出的地址偏移量相加，從而得到一個(gè)操作數(shù)的有效地址。變址尋址方式常用于訪問(wèn)某基地址附近的地址單元。采用變址尋址方式的指令常見(jiàn)有以下幾種形式，如下所示：

LDRR0，[R1，＃4]

；R0←[R1＋4] LDRR0，[R1，＃4]！

；R0←[R1＋4]、R1←R1＋4 LDRR0，[R1]，＃4

；R0←[R1]、R1←R1＋4 LDRR0，[R1，R2]

；R0←[R1＋R2]在第一條指令中，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。在第二條指令中，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，然后，R1的內(nèi)容自增4個(gè)字節(jié)。在第三條指令中，以寄存器R1的內(nèi)容作為操作數(shù)的有效地址，從而取得操作數(shù)存入寄存器R0中，然后，R1的內(nèi)容自增4個(gè)字節(jié)。在第四條指令中，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。

ARM微處理器指令的尋址方式16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)寄存器值的傳送。這種尋址方式可以用一條指令完成傳送最多16個(gè)通用寄存器的值。以下指令：

LDMIAR0，{R1，R2，R3，R4}

；R1←[R0]

；R2←[R0＋4]

；R3←[R0＋8]

；R4←[R0＋12]該指令的后綴IA表示在每次執(zhí)行完加載/存儲(chǔ)操作后，R0按字長(zhǎng)度增加，因此，指令可將連續(xù)存儲(chǔ)單元的值傳送到R1～R4。

ARM微處理器指令的尋址方式17相對(duì)尋址與基址變址尋址方式相類似，相對(duì)尋址以程序計(jì)數(shù)器PC的當(dāng)前值為基地址，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。以下程序段完成子程序的調(diào)用和返回，跳轉(zhuǎn)指令BL采用了相對(duì)尋址方式：

BL NEXT ；跳轉(zhuǎn)到子程序NEXT處執(zhí)行

……

NEXT:

……

MOV PC，LR

；從子程序返回

ARM微處理器指令的尋址方式18堆棧尋址堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，按先進(jìn)后出（FirstInLastOut，F(xiàn)ILO）的方式工作，使用一個(gè)稱作堆棧指針的專用寄存器指示當(dāng)前的操作位置，堆棧指針總是指向棧頂。當(dāng)堆棧指針指向最后壓入堆棧的數(shù)據(jù)時(shí)，稱為滿堆棧（FullStack），而當(dāng)堆棧指針指向下一個(gè)將要放入數(shù)據(jù)的空位置時(shí)，稱為空堆棧（EmptyStack）。

ARM微處理器指令的尋址方式19堆棧尋址根據(jù)堆棧的生成方式，又可以分為遞增堆棧（AscendingStack）和遞減堆棧（DescendingStack），當(dāng)堆棧由低地址向高地址生成時(shí)，稱為遞增堆棧，當(dāng)堆棧由高地址向低地址生成時(shí)，稱為遞減堆棧。這樣就有四種類型的堆棧工作方式

滿遞增堆棧

Full

Ascending(FA)：堆棧指針指向最后壓入的數(shù)據(jù)，且由低地址向高地