ARM微处理器的指令系统.doc

ARM微处理器的指令系统.DOC第3章 ARM微处理器的指令系统
本章介绍ARM指令集、Thumb指令集,以及各类指令对应的寻址方式,通过对本章的阅读,希望读者能了解ARM微处理器所支持的指令集及具体的使用方法。
本章的主要内容有:
- ARM指令集、Thumb指令集概述。
- ARM指令集的分类与具体应用。
- Thumb指令集简介及应用场合。
ARM微处理器的指令集概述
ARM微处理器的指令的分类与格式
ARM微处理器的指令集是加载/存储型的,也即指令集仅能处理寄存器中的数据,而且处理结果都要放回寄存器中,而对系统存储器的访问则需要通过专门的加载/存储指令来完成。
ARM微处理器的指令集可以分为跳转指令、数据处理指令、程序状态寄存器(PSR)处理指令、加载/存储指令、协处理器指令和异常产生指令六大类,具体的指令及功能如表3-1所示(表中指令为基本ARM指令,不包括派生的ARM指令)。
表3-1 ARM指令及功能描述
助记符
指令功能描述
ADC
带进位加法指令
ADD
加法指令
AND
逻辑与指令
B
跳转指令
BIC
位清零指令
BL
带返回的跳转指令
BLX
带返回和状态切换的跳转指令
BX
带状态切换的跳转指令
CDP
协处理器数据操作指令
CMN
比较反值指令
CMP
比较指令
EOR
异或指令
LDC
存储器到协处理器的数据传输指令
LDM
加载多个寄存器指令
LDR
存储器到寄存器的数据传输指令
MCR
从ARM寄存器到协处理器寄存器的数据传输指令
MLA
乘加运算指令
MOV
数据传送指令
MRC
从协处理器寄存器到ARM寄存器的数据传输指令
MRS
传送CPSR或SPSR的内容到通用寄存器指令
MSR
传送通用寄存器到CPSR或SPSR的指令
MUL
32位乘法指令
MLA
32位乘加指令
MVN
数据取反传送指令
ORR
逻辑或指令
RSB
逆向减法指令
RSC
带借位的逆向减法指令
SBC
带借位减法指令
STC
协处理器寄存器写入存储器指令
STM
批量内存字写入指令
STR
寄存器到存储器的数据传输指令
SUB
减法指令
SWI
软件中断指令
SWP
交换指令
TEQ
相等测试指令
TST
位测试指令
指令的条件域
当处理器工作在ARM状态时,几乎所有的指令均根据CPSR中条件码的状态和指令的条件域有条件的执行。当指令的执行条件满足时,指令被执行,否则指令被忽略。
每一条ARM指令包含4位的条件码,位于指令的最高4位[31:28]。条件码共有16种,每种条件码可用两个字符表示,这两个字符可以添加在指令助记符的后面和指令同时使用。例如,跳转指令B可以加上后缀EQ变为BEQ表示“相等则跳转”,即当CPSR中的Z标志置位时发生跳转。
在16种条件标志码中,只有15种可以使用,如表3-2所示,第16种(1111)为系统保留,暂时不能使用。
表3-2 指令的条件码
条件码
助记符后缀
标志
含义
0000
EQ
Z置位
相等
0001
NE
Z清零
不相等
0010
CS
C置位
无符号数大于或等于
0011
CC
C清零
无符号数小于
0100
MI
N置位
负数
0101
PL
N清零
正数或零
0110
VS
V置位
溢出
0111
VC
V清零
未溢出
1000
HI
C置位Z清零
无符号数大于
1001
LS
C清零Z置位
无符号数小于或等于
1010
GE
N等于V
带符号数大于或等于
1011
LT
N不等于V
带符号数小于
1100
GT
Z清零且(N等于V)
带符号数大于
1101
LE
Z置位或(N不等于V)
带符号数小于或等于
1110
AL
忽略
无条件执行
ARM指令的寻址方式
所谓寻址方式就是处理器根据指令中给出的地址信息来寻找物理地址的方式。目前ARM指令系统支持如下几种常见的寻址方式。
立即寻址
立即寻址也叫立即数寻址,这是一种特殊的寻址方式,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,对应的寻址方式也就叫做立即寻址。例如以下指令:
ADD R0,R0,#1 ;R0←R0+1
ADD R0,R0,#0x3f ;R0←R0+0x3f
在以上两条指令中,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“&”。
寄存器寻址
寄存器寻址就