ARM处理器指令集

3.1指令简介

• 指令
  定义：能够指示处理器执行某种运算的命令(如加、减、乘、.......)

• 程序是指令的有序集合。

• 指令集
  定义：处理器能识别指令的集合，称为指令集

• ARM指令在汇编程序中用助记符表示，格式为：
  <opcode>{<cond>} {S} <Rd>,<Rn> {,<operand2> }

  说明：

  1. 指令操作码，如ADD表示算术加操作指令；
  2. {}决定指令执行的条件码；
  3. {S}是否更新CPSR中的标志位值，写时更新 ，否则不更新；
  4. 目的寄存器编码；
  5. 包含第一个操作数的寄存器编码；
  6. 第二个操作数，有2种形式： #immed_8r；

• 指令格式举例：
  LDR R0，[R1]
  将存储器地址为R1的字数据读入寄存器 R0，执行条件AL （总是，可以省略）
  ADDS R1, R1, #1
  加法指令， R1= R1+1, 带S，执行完指令，同时更新CPSR寄存器条件标志位
  SUBNES R1, R1, #0xF
  条件执行减法运算（NE）， R1=R1-0XF, 带S则影响CPSR 寄存器

3.2ARM寻址方式

• 立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址加偏址寻址、堆栈寻址、块拷贝寻址、相对寻址

• 立即寻址
  立即寻址也叫 立即数寻址，操作数本身就在指令中给出，只要取出指令也就取到了操作数，这个操作数被称为 立即数
  例如以下指令：
  ADD R0，R0，＃1 /R0←R0＋1/
  ADD R0，R0，＃0x3f/R0←R0＋0x3f/

  1. 立即数写法：第二个源操作数即为立即数，要求以“＃”为前缀，对于以十六进制表示的立即数，还要求在“＃”后加上“0x”或“&”；“0b”或“%”表示二进制；“0d”或缺省不写表示十进制。立即数一般为 8位。

• 寄存器寻址

  利用寄存器中的数值作为操作数，这种寻址方式是各类微处理器经常采用的一种方式，也是一种执行效率较高的寻址方式。以下指令：

  ADD R0，R1，R2 /R0←R1＋R2/

  该指令的执行效果是将寄存器R1和R2的内容相加，其结果存放在寄存器R0中。

• 寄存器间接寻址

  寄存器间接寻址：以寄存器中的值作为操作数的地址，而操作数本身存放在存储器中。例如以下指令：

  LDR R0，[R1] /R0←[R1]/
  STR R0，[R1] /[R1]←R0/

  LDR（Load Register）：将以R1的值为地址的存储器中的数据加载到R0中；
  STR(Store Register)：将R0的值传送到以R1的值为地址的存储器中。

• 基址加偏址寻址
  基址寄存器的地址偏移可以是一个立即数，也可以是另一个寄存器，并且在加到基址寄存器前还可以经过移位操作.如下所示：

  LDR r0，[r1，r2]；r0<—mem32[r1+r2]
  LDR r0，[r1，r2，LSL #2]；r0<—[r1+r2*4]

  但常用的是立即数偏移的形式，地址偏移为寄存器形式的指令很少使用

• 堆栈寻址

  堆栈：一个按操作顺序进行存取的存储区（一种数据结构）；
  操作顺序：先进后出（First In Last Out，FILO）；
  使用一个称作堆栈指针的专用寄存器（SP）指示当前的操作位置，堆栈指针总指向堆栈存储单元的栈顶。

  四种类型的堆栈工作方式

  1. 满递增堆栈（FA）：堆栈指针指向最后压入的数据，且由低地址向高地址生成；
  2. 满递减堆栈 （FD）：堆栈指针指向最后压入的数据，且由高地址向低地址生成(默认寻址方式)；
  3. 空递增堆栈（EA）：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置，且由低地址向高地址生成。
  4. 空递减堆栈（ED）：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置，且由高地址向低地址生成。

  ARM无专门的堆栈操作指令

• 快拷贝寻址

• 相对寻址

3.3ARM指令集详细介绍

• ARM的数据处理指令主要完成寄存器中数据的 算术和逻辑运算操作。

省略

习题

1. 简述 ARM处理器指令集的特点。
   代码灵活度高；
   简化了复杂度；
   执行指令集时PC每次自增4

2. ARM处理器指令集的寻址方式有哪些，数据的存储方式有那些?
   立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址加偏址寻址、堆栈寻址、块拷贝寻址、相对寻址

3. 简述堆栈寻址方式的分类.
   堆栈：一个按操作顺序进行存取的存储区（一种数据结构）；
   操作顺序：先进后出（First In Last Out，FILO）；
   使用一个称作堆栈指针的专用寄存器（SP）指示当前的操作位置，堆栈指针总指向堆栈存储单元的栈顶。

   四种类型的堆栈工作方式

   1. 满递增堆栈（FA）：堆栈指针指向最后压入的数据，且由低地址向高地址生成；
   2. 满递减堆栈 （FD）：堆栈指针指向最后压入的数据，且由高地址向低地址生成(默认寻址方式)；
   3. 空递增堆栈（EA）：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置，且由低地址向高地址生成。
   4. 空递减堆栈（ED）：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置，且由高地址向低地址生成。

4. 编写指令实现以下功能:
   (1)将数值 0x80 存入R6;
   MOV R6, #0x80
   (2)将寄存器 APSR 读取存入R5;
   MRS R5, APSR
   (3)将数值 0.5存入R2，并更新标志位;
   VMOV.F32 S2, #0.5
VMRS APSR_nzcv, FPSCR
   (4)将数值0x12345678存入R2。
   LDR R2, =0x12345678

5. 编写存储器访问指令实现以下功能:
   (1)从存储器地址[R2+16]中取有符号半字数送入R2，并将R2更新为R2+16;
   LDRSH R2, [R2, #16]
ADD R2, R2, #16
   (2)将RO中的字数据存入地址为[R1+R2x4]的存储单元中;
   STR R0, [R1, R2, LSL #2]
   (3)从存储器地址[R6]中取1字节数值，送入R5中，并将R6更新为R6+0x22;
   LDRB R5, [R6]
ADD R6, R6, #0x22
   (4)将PC+6指向的存储器的字数据送入R1中。
   LDR R1, [PC, #6]

6. 采用两种指令编写实现将寄存器R2、R4、R5、R6、R8内容进栈保存。
   使用STMFD指令将寄存器R2、R4、R5、R6、R8内容进栈保存
   STMFD SP!, {R2, R4, R5, R6, R8}
   使用PUSH指令将寄存器R2、R4、R5、R6、R8内容进栈保存
   PUSH {R2, R4, R5, R6, R8}

7. 分别使用条件跳转指令和IT指令编写程序段实现以下功能:比较寄存器 RO与R1，相等时，RO逻辑右移2位，R1循环右移2位;不等时，R0算术右移2位，R1带进位循环右移 2位。

8. 编写程序段不使用乘法指令实现将寄存器R6的内容乘以9，并将其结果存入寄存器 R7内