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1、4,C H A P T E R,ARM7指令集,目录,1.ARM处理器寻址方式 2.指令集介绍 ARM指令集 Thumb指令集,ARM指令长度概述,ARM指令长度 指令集可以是以下任一种 32 bits 长 (ARM状态) 16 bits 长 (Thumb 状态) ARM7TDMI 支持3种数据类型 字节 (8-bit) 半字 (16-bit) 字 (32-bit) 字必须被排成4个字节边界对齐,半字必须被排列成2个字节边界对齐,向后兼容：新版本增加指令，并保持指令向后兼容； Load-store 结构* load/store 从存储器中读某个值,操作完后再将其放回存储器中 只对存放在寄存器的
2、数据进行处理 对于存储器中的数据，只能使用load/store指令进行存取,ARM指令长度概述,第4章 目录,1.ARM处理器寻址方式 2. ARM指令集,第4章 ARM7TDMI(-S)指令系统,简介,ARM处理器是基于精简指令集计算机(RISC)原理设计的，指令集和相关译码机制较为简单。ARM7TDMI(-S)具有32位ARM指令集和16位Thumb指令集，ARM指令集效率高，但是代码密度低;而Thumb指令集具有较高的代码密度，却仍然保持ARM的大多数性能上的优势，它是ARM指令集的子集。所有的ARM指令都是可以有条件执行的，而Thumb指令仅有一条指令具备条件执行功能。ARM程序和Th
3、umb程序可相互调用，相互之间的状态切换开销几乎为零。,第4章 ARM7TDMI(-S)指令系统,ARM指令集与Thumb指令集的关系,Thumb指令集具有灵活、小巧的特点,ARM指令集支持ARM核所有的特性，具有高效、快速的特点,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类,寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地址的方式。ARM处理器具有9种基本寻址方式。 1.寄存器寻址； 2.立即寻址； 3.寄存器移位寻址； 4.寄存器间接寻址； 5.基址寻址； 6.多寄存器寻址； 7.堆栈寻址； 8.块拷贝寻址； 9.相对寻址。,操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段指出的是寄存器编
4、号，指令执行时直接取出寄存器值来操作。寄存器寻址指令举例如下： MOV R1,R2 ;将R2的值存入R1 SUB R0,R1,R2 ;将R1的值减去R2的值，结果保存到R0,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类寄存器寻址,MOV R1,R2,0xAA,立即寻址指令中的操作码字段后面的地址码部分即是操作数本身，也就是说，数据就包含在指令当中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作数(这样的数称为立即数)。立即寻址指令举例如下： SUBS R0,R0,#1 ;R0减1，结果放入R0，并且影响标志位 MOV R0,#0xFF000 ;将立即数0xFF000装入R0寄存器,4.1 ARM处理器寻址
5、方式,寻址方式分类立即寻址,MOV R0,#0xFF00,0xFF00,从代码中获得数据,寄存器移位寻址是ARM指令集特有的寻址方式。当第2个操作数是寄存器移位方式时，第2个寄存器操作数在与第1个操作数结合之前，选择进行移位操作。寄存器移位寻址指令举例如下： MOV R0,R2,LSL #3 ;R2的值左移3位，结果放入R0， ;即是R0=R28 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R1,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类寄存器移位寻址,MOV R0,R2,LSL #3,0x08,0x08,逻辑左移3位,寄存器间接寻址指令
6、中的地址码给出的是一个通用寄存器的编号，所需的操作数保存在寄存器指定地址的存储单元中，即寄存器为操作数的地址指针。寄存器间接寻址指令举例如下： 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,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类寄存器间接寻址,LDR R0,R2,0xAA,基址寻址就是将基址寄存器的内容与指令中给出的偏移量（4K）相加/减，形成操作数的有效地址。基址寻址用于访问基址附近的存储单元，常用于查表、数组操作、功能部件寄存器访问等。寄存器间接寻址是偏移量为0的基址加偏移寻址。 基
7、址寻址指令举例如下(前索引寻址)： LDR R2,R3,#0x0C ;读取R3+0x0C地址上的存储单元 ;的内容，放入R2 STR R1,R0,#-4! ;先R0=R0-4，然后把R0的值寄存 ;到保存到R1指定的存储单元,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类基址寻址,LDR R2,R3,#0x0C,0xAA,将R3+0x0C作为地址装载数据,基址寻址指令举例如下： LDR R0,R1 ,#4 ;R0=R1，R1R14 ;后索引基址寻址 ;ARM这种自动索引机制不消耗额外的时间 LDR R0，R1,R2 ;R0=R1+R2,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类基址寻址,多寄存器寻
8、址一次可传送几个寄存器值，允许一条指令传送16个寄存器的任何子集或所有寄存器。多寄存器寻址指令举例如下： LDMIA R1!,R2-R7,R12 ;将R1指向的单元中的数据读出到 ;R2R7、R12中(R1自动加4) STMIA R0!,R2-R7,R12 ;将寄存器R2R7、R12的值保 ;存到R0指向的存储; 单元中 ;(R0自动加4),4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类多寄存器寻址,LDR R1!,R2-R4,R6,0x40000010,堆栈是一个按特定顺序进行存取的存储区，操作顺序为“后进先出” 。堆栈寻址是隐含的，它使用一个专门的寄存器(堆栈指针)指向一块存储区域(堆栈)，指
9、针所指向的存储单元即是堆栈的栈顶。存储器堆栈可分为两种： 向上生长：向高地址方向生长，称为递增堆栈 向下生长：向低地址方向生长，称为递减堆栈,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类堆栈寻址,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类堆栈寻址,0x12345678,0x12345678,堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，称为满堆栈；堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置，称为空堆栈。,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类堆栈寻址,0x12345678,所以可以组合出四种类型的堆栈方式： 满递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。指令如LDMFA、STMFA等； 空
10、递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空位置。指令如LDMEA、STMEA等； 满递减：堆栈向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。指令如LDMFD、STMFD等； 空递减：堆栈向下增长，堆栈指针向堆栈下的第一个空位置。指令如LDMED、STMED等。,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类堆栈寻址,多寄存器传送指令用于将一块数据从存储器的某一位置拷贝到另一位置。 如： STMIA R0!,R1-R7 ;将R1R7的数据保存到存储器中。 ;存储指针R0在保存第一个值之后增加， ;增长方向为向上增长。 STMIB R0!,R1-R7 ;将R1R7的数据保存到存储器中。 ;存储
11、指针R0在保存第一个值之前增加， ;增长方向为向上增长。,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类块拷贝寻址,相对寻址是基址寻址的一种变通。由程序计数器PC提供基准地址，指令中的地址码字段作为偏移量，两者相加后得到的地址即为操作数的有效地址。相对寻址指令举例如下： BL SUBR1 ;调用到SUBR1子程序 BEQ LOOP ;条件跳转到LOOP标号处 . LOOP MOV R6,#1 . SUBR1 .,4.1 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类相对寻址,第4章 目录,1.ARM处理器寻址方式 2. ARM指令集,简单的ARM程序,;文件名：TEST1.S ;功能：实现两个寄存器相加 ;说
12、明：使用ARMulate软件仿真调试 AREA Example1,CODE,READONLY ;声明代码段Example1 ENTRY ;标识程序入口 CODE32 ;声明32位ARM指令 START MOV R0,#0 ;设置参数 MOV R1,#10 LOOP BL ADD_SUB ;调用子程序ADD_SUB B LOOP ;跳转到LOOP ADD_SUB ADDS R0,R0,R1 ;R0 = R0 + R1 MOV PC,LR ;子程序返回 END ;文件结束,使用“；”进行注释,标号顶格写,实际代码段,声明文件结束,简单的ARM程序,;文件名：TEST1.S ;功能：实现两个寄存器相
13、加 ;说明：使用ARMulate软件仿真调试 AREA Example1,CODE,READONLY ;声明代码段Example1 ENTRY ;标识程序入口 CODE32 ;声明32位ARM指令 START MOV R0,#0 ;设置参数 MOV R1,#10 LOOP BL ADD_SUB ;调用子程序ADD_SUB B LOOP ;跳转到LOOP ADD_SUB ADDS R0,R0,R1 ;R0 = R0 + R1 MOV PC,LR ;子程序返回 END ;文件结束,ARM指令小节目录,1.指令格式 2.条件码 3.存储器访问指令 4.数据处理指令 5.乘法指令 6.ARM分支指令
14、7.杂项指令 8.伪指令,ARM指令小节目录,1.指令格式 2.条件码 3.存储器访问指令 4.数据处理指令 5.乘法指令 6.ARM分支指令 7.杂项指令 8.伪指令,4.2 指令集介绍,ARM指令集指令格式,ARM是三地址指令格式，指令的基本格式如下：,4.2 指令集介绍,ARM指令集基本指令格式, S ,其中号内的项是必须的，号内的项是可选的。各项的说明如下：,opcode：指令助记符； cond：执行条件； S：是否影响CPSR寄存器的值； Rd：目标寄存器； Rn：第1个操作数的寄存器； operand2：第2个操作数；,例:,ARM指令的基本格式如下：,4.2 指令集介绍,ARM指
15、令集第2个操作数, S ,灵活的使用第2个操作数“operand2”能够提高代码效率。它有如下的形式： #immed_8r常数表达式； Rm寄存器方式； Rm,shift寄存器移位方式；,4.2 指令集介绍,ARM指令集第2个操作数,#immed_8r常数表达式 该常数必须对应8位位图，即一个8位的常数通过循环右移偶数位得到。,循环右移10位,8位常数,4.2 指令集介绍,ARM指令集第2个操作数,#immed_8r常数表达式 该常数必须对应8位位图，即一个8位的常数通过循环右移偶数位得到。,例如： AND R1,R2,#0x0F,4.2 指令集介绍,ARM指令集第2个操作数,Rm寄存器方式 在寄存器方式下，操作数即为寄存器的数值。 例如： SUB R1,R1,R2,4.2 指令集介绍,ARM指令集第2个操作数,Rm,shift寄存器移位方式 将寄存器的移位结果作为操作数（移位操作不消耗额外的时间），但Rm值保持不变，移位方法如下：,桶形移位器,4.2 指令集介绍,桶形移位器操作,4.2 指令集介绍,4.2 指令集介绍,ARM指令集第2个操作数,4.2 指令集介绍,ARM指令集第2个操作数,Rm,shift寄存器移位方式 例如： ADD R1,R1,R1,LSL #3 ;R1=R1+R1R3,ARM指令目录,1.指令格式 2.条件码 3.存储器访问指令 4.数据处
