第3讲arm指令集寻址方式

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1、第3章ARM指令集寻址方式,ARM指令寻址方式可分为四大类： 数据处理指令寻址 Load/Store指令的寻址 批量Load/Store指令的寻址 协处理指令寻址。,内容提要,31 ARM指令的编码格式 32 数据处理指令寻址方式 33 Load/Store指令寻址 34 批量Load/Store指令寻址方式 35 协处理器指令寻址方式,31 ARM指令的编码格式,每条ARM指令占有4个字节，其指令长度为32位,cond（bit31:28） 指令执行的条件码,几乎所有的ARM指令都可以根据当前程序状态寄存器CPSR中标志位的值，有条件地执行。 ARM指令的条件域有16种类型。,指令条件码,00

2、00 EQ 相等 Z=1 0001 NE 不相等 Z=0 0010 CS/HS 无符号大于等于 C=1 0011 CC/LO 无等号小于 C=0 0100 MI 负数 N=1 0101 PL 非负数 N=0 0110 VS 上溢出 V=1 0111 VC 没有上溢出 V=0 1000 HI 无符号数大于 C=1且Z=0 1001 LS 无符号小于等于 C=0或Z=1 1010 GE 有符号数大于等于 N=1且V=1 或 N=0且V=0 1011 LT 有符号数小于 N=1且V=0 或 N=0且V=1 1100 GT 有符号数大于 Z=0且N=V 1101 LE 有符号数小于/等于 Z=1或N!

3、=V 1110 AL 无条件执行,一般编码格式,每条ARM指令占有4个字节，其指令长度为32位,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件

4、码； type（bit27:26） 指令类型码,type（bit27:26） 指令类型码 根据其编码的不同代表各类型的指令,一般编码格式,每条ARM指令占有4个字节，其指令长度为32位,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件码

5、； type（bit27:26） 指令类型码,cond（bit31:28） 指令执行的条件码； type（bit27:26） 指令类型码,I（bit25） 第二操作数类型码。 I=1表示第二操作数是立即数 I=0表示第二操作数是移位寄存器 opcode（bit24:21） 指令操作码 S （bit20） 决定指令的操作结果是否影响CPSR； Rn （bit19:16） 包含第一个操作数的寄存器编码； Rd （bit15:12） 目标寄存器编码； Operand2（bit11:0） 指令第二个操作数。,ARM汇编指令语法格式： S, 例如，指令 ADDEQS R1，R2，5,3.2 数据处理指令

6、寻址方式,数据处理指令第2操作数的构成方式 立即数方式 寄存器方式 寄存器移位方式 具体寻址类型 第二操作数为立即数 第二操作数为寄存器 第二操作数为寄存器移位方式，且移位的位数为一个5位的立即数 第二操作数为寄存器移位方式，且移位数值放在寄存器中 第二操作数为寄存器进行RRX移位得到,具体寻址类型,1第二操作数为立即数 汇编语法格式：# 立即数要以“#”号为前缀，16进制数值时以“0x”表示。,每个立即数由一个8位的常数进行32位循环右移偶数位得到（8位位图），循环右移的位数由一个4位二进制的两倍表示。即： =immed_8进行32位循环右移（2*rotate_4）位,AND R1,R2,#

7、0xff 当处理器处理第二操作数0xff时，因为0xff为8位二进制数，所以处理器就将其直接放进8位“基本”数中，而4位“移位”数则为0. AND R1,R2,#0x104 当处理器处理这条指令的第二操作数0x104时，因为此时0x104已经超过了8位二进制数，所以处理器就要将其“改造”一下： 0x104 = 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 0100, 这个数是0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 0001通过循环右移30位得到的，因此8位“基本”数中存放0100 0001，而“移位”数为15。 AND R1,R2,#0xf

8、f000000 当处理器处理这条指令的第二操作数0xff000000时，同样对其“改造”，0xff000000 = 1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000, 这个数是 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111通过循环右移8位得到的，因此8位“基本”数中存放1111 1111，而“移位”数为4。,注意： 要用一个12位的编码来表示任意的32位数是绝对不可能的，只有在表示数的数量上做限制。 在12位的中，8位存数据，4位存移位的次数。 8位存数据（0255）：解释了“该常数必须对应8位位图” 。 4位存移位的次数（015

9、，对应的移位位数030位）：4位只有16种可能值，而32位数可以循环移位32次，那就只好限制只能移偶数位，这样解决了能表示的情况是实际情况一半的矛盾。也就是说若“移位”数为0，则表示“基本”数不变，若“移位”数为1，则表示将“基本”数右移2位。 所以对immed_8r常数表达式的限制是解决指令编码的第二个操作数位数不足以表示32位操作数的无奈之举。,同时按照上面的构造方法，一个合法的立即数可能有多种编码方式。 如0x3f0是一个合法的立即数，它可以采用下面两种的编码方式： immed_8=0x3f=0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 1111 rotate_i

10、mm=0xe=14(十进制) 2*14=28 0x3f循环右移28位得到如下结果： 0000 0000 0000 0000 0000 0011 1111 0000=0x3f0 immed_8=0xfc=0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1100 rotate_imm=0xf=15(十进制) 2*15=30 0xfc循环右移30位得到如下结果： 0000 0000 0000 0000 0000 0011 1111 0000=0x3f0 可以看出，结果是一样的！,由于这种立即数的构造方法中包含循环移位操作，而循环移位操作会影响CPSR的条件标志位C。因此，同一个

11、合法的立即数由于采用了不同的编码方式，将使得某些指令的执行产生不同的结果，这是不能允许的。 ARM汇编编译器按照下面的规则生成立即数的编码。 1.当立即数数值在0和0xFF范围时，immmed_8=,rotate_imm=0.、 2.其他情况下，汇编编译器选择使rotate_imm数值最小的编码方式。所以0x3f0的正确表示法是第一种。,再举些反例： 0x101 = 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000 0001，这个数无论向右循环几位，都无法将两个1同时放到低8位中，因此不符合8位位图 0x102 = 0000 0000 0000 0000 0000 0001

12、 0000 0010，这个数如果将两个1同时放到低8位中，即转换成二进制后为0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 0001，但需要将此二进制数向右移31位，这也不符合循环右移偶数位的条件 0xff1 = 0000 0000 0000 0000 1111 1111 0001，这个数有9个1，不可能将其同时放入8位中，因此当然也不符合,总结： 判断一个立即数是否合法 首先看这个数的二进制表示中1的个数是否不超过8个； 如果不超过8个, 再看这n个1(n=8)是否能同时放到8个二进制位中； 如果可以放进去, 再看这8个二进制位是否可以循环右移偶数位得到我们欲使用的数.

13、 如果可以, 则此数是合法的立即数. 否则, 不符合. 无法表示的立即数, 只有通过逻辑或算术运算等其它途径获得 如0xffffff00, 可以通过0x000000ff按位取反得到.,2第二操作数为寄存器 汇编语法格式：,举例如下： MOV R1,R2 ;将R2的值存入R1 SUB R0,R1,R2 ;(R1)(R2) R0,寄存器移位方式：操作数由寄存器的数值做相应的移位而得到。 在ARM指令中移位操作包括：逻辑左移LSL、逻辑右移LSR、算术左移ASL(同LSL)、算术右移ASR、循环右移ROR和带扩展的循环右移RRX。,注意: 移位操作在ARM指令集中不作为单独的指令使用,3第二操作数为

14、寄存器移位方式，且移位的位数为一个5位的立即数 汇编语法格式：, #,举例如下： MOV R0, R2, LSL #3 ;R2的值左移3位，结果放入R0，;即是R0=R28,MOV R0,R2,LSL #3,0x08,0x08,逻辑左移3位,4第二操作数为寄存器移位方式，且移位数值放在寄存器中 汇编语法格式：， ,举例如下: ANDS R1, R1, R2, LSL R3 ;R2的值左移R3位，然后和R1相“与”操作，结果放入R1,5第二操作数为寄存器进行RRX移位得到 汇编语法格式：，RRX,操作数OPR2由寄存器Rm中的数值进行带扩展的循环右移一位,并用CPSR中的C条件标志位填补空出的位

15、,CPSR的C条件标志位则用移出的位代替.,3.3 Load/Store指令寻址,Load/Store指令是对内存进行存储/加载数据操作的指令，根据访问的数据格式的不同，将这类指令的寻址分为: 字、无符号字节的Load/Store指令寻址 半字、有符号字节Load/Store指令寻址,地址计算方法,1寄存器间接寻址 寄存器中的值是操作数的地址，而操作数本身存放在存储器中。 举例如下： LDR R1,R2 ;将R2指向的存储单元的数据读出保存在R1中 SWP R1,R1,R2 ;将寄存器R1的值和R2指定的存储单元的内容交换,LDR R0,R2,0xAA,2. 基址加变址寻址 前变址法(先计算可选更新再访问)：基址寄存器中的值和地址偏移量先作加减运算，生成的操作数作为内存访问的地址。 后变址法(先访问再计算更新)：将基址寄存器中的值直接作为内存访问的地址进行操作，内存访问完毕后基址寄存器中的值和地址偏移量作加减运算，并更新基址寄存器。,举例如下： LDR R2, R3,#0x0C ; 前变址, 传数前计算地址 ;读取R3+0x0C地址上的存储单元的内容，放入