EMPUCh3指令系统.ppt

第3章 ARM指令集,ARM指令系统,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。 ARM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；Thumb指令集是ARM指令集的子集。 Thumb2是ARM指令集和Thumb指令集的融合。 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Thumb程序可相互调用，相互之间的状态切换开销几乎为零。,第3章 目录,3.1 ARM指令集概述 3.2 ARM寻址方式 3.3 ARM指令详细介绍,第3章 目录,3.1 ARM指令集概述 3.2 ARM寻址方式 3.3 ARM指令详细介绍,3.1 ARM指令集概述,ARM指令集是32位的。 ARM汇编程序的启动都是从ARM指令集开始。 所有的ARM指令集都可以是有条件执行的。 本节从以下三个方面介绍： ARM指令集编码 条件执行 指令分类及指令格式,概述,3.1.1 ARM指令集编码,ARM指令集是以32位二进制编码的方式给出的； 指令编码中定义了 目的操作数、第一操作数、第二操作数 条件标志影响位 指令所对应的不同功能实现的二进制位,指令编码概述,指令编码表如下,ARM指令集编码表,ARM指令集编码表,ARM指令集指令码opcode表,ARM指令集指令条件码cond表,ARM指令集指令简表,ARM指令集指令简表,ARM指令集指令简表,ARM指令集基本格式, S ,Cond: ARM指令根据CPSR中的条件位自动判断是否执行指令，在条件满足时，指令执行，否则指令被忽略。 S: 指令执行后，是否还改写“cond”位。 使用条件码“cond”可以实现高效的逻辑操作，提高代码效率。所有的ARM指令都可以条件执行。 如果指令不标明条件代码，将默认为无条件（AL）执行。,3.1.2 条件执行,ARM指令集举例,C代码： if(a b) a+; else b+;,对应的汇编代码：a-r0, b-r1 CMP R0,R1 ;R0与R1比较 ADDHI R0,R0,#1 ;若R0R1，则R0=R0+1 ADDLS R1,R1,#1 ;若R0R1，则R1=R1+1,3.1.2 条件执行,ARM指令集可以分为六大类： 数据处理指令 Load/Store指令 跳转指令 程序状态寄存器处理指令 协处理器指令 异常产生指令。,3.1.3 指令分类及指令格式,ARM指令集分类,ARM指令的基本格式如下：,ARM指令集指令格式, S , ,其中 号内的项是必须的； 号内的项是可选的； Rd 是固定不变的； Rn 是固定不变的； operand2 变化繁多；,3.1.3 指令分类及指令格式,Opcode：操作码；助记符，如AND=0000。 Cond： 条件码；助记符，如EQ=0000。 S： 更新码；若指定“S”，则指令执行后，自动更新CPSR中的Cond。 Rd： 目的寄存器；如R0=0000。 Rn： 第1源操作数；是寄存器； 如R1=0001。 Op2： 第2源操作数；可为立即数/寄存器，变形式多样。,ARM指令集指令格式说明,3.1.3 指令分类及指令格式, S ,ARM指令集ARM指令格式举例,LDR R0，R1；读R1地址上的存储单元内容，执行条件AL BEQ DATAEVEN；条件分支指令，相等则跳转到DATAEVEN ADDS R2,R1,#1；加法指令，R2R2,更新CPRS,3.1.3 指令分类及指令格式,ARM指令集operand2, S ,operand2的形式十分灵活 #immed 立即数方式； Rm 寄存器方式； Rm, Shift 寄存器移位方式； 下面分别介绍：,3.1.3 指令分类及指令格式,ARM指令集operand2= #immed,operand2 = #immed 32位指令无法遍历32位立即数！ operand2是12bits，被分解为“8位常数immed_8”和“4位移位位数rimm_4”，用“immed_8循环右移2*rimm_4位”来表示一个立即数。 有效立即数immediate表示成： =immed_8 ROR (2rimm_4) 12bits = rimm_4拼接immed_8,3.1.3 指令分类及指令格式,3.1.3 指令分类及指令格式,循环右移10位,8位常数,ARM指令集operand2 = #immed,operand2 = #immed =immed_8 ROR (2r_imm_4) 例如：0x04800000可以看成0x12循环右移10位,凡是左右循环移位偶数位后，能够表示成一个字节的数都是合法的立即数。(1之间的间距小于等于8),ARM指令集operand2 = Rm,3.1.3 指令分类及指令格式,operand2 = Rm 在寄存器方式下，操作数即为寄存器的数值。 例如： SUB R1,R1,R2 MOV PC,R0,ARM指令集operand2 = Rm ,3.1.3 指令分类及指令格式,operand2 = Rm 在寄存器方式下，操作数即为寄存器的数值。 将寄存器的移位结果作为操作数，但Rm值保持不变。 格式如下： Rm, shifttype #rimm_5 Rm, shifttype Rs,operand2 = Rm 移位操作含义 LSL：逻辑左移，空出的最低有效位用0填充。 LSR：逻辑右移，空出的最高有效位用0填充。 ASL：算术左移，由于左移空出的有效位用0填充，因此 它与LSL同义。 ASR：算术右移，算术移位的对象是带符号数，移位过程中必须保持操作数的符号不变。如果源操作数是正数，空出的最高有效位用0填充，如果是负数用1填充。 ROR：循环右移，移出的字的最低有效位依次填入空出的最高有效位。 RRX：带扩展的循环右移。将寄存器的内容循环右移1位，空位用原来C标志位填充。,ARM指令集operand2 = Rm ,3.1.3 指令分类及指令格式,operand2 = Rm 移位方式：图示,ARM指令集operand2 = Rm ,3.1.3 指令分类及指令格式,operand2 = Rm 实例： ADD R1,R1,R1,LSL #3 ;R1=R1+R1*8=9R1 SUB R1,R1,R2,LSR R3 ;R1=R1-(R2/2R3),ARM指令集operand2 = Rm ,3.1.3 指令分类及指令格式,第3章 目录,3.1 ARM指令集概述 3.2 ARM寻址方式 3.3 ARM指令详细介绍,3.2 ARM处理器寻址方式,寻址方式定义,寻址方式就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。 操作数可能的形式： 操作数为立即数：直接给出立即数 操作数在寄存器中：直接指明寄存器 操作数在内存中：如何给出存储单元的地址？,3.2 ARM处理器寻址方式,寻址方式分类,ARM处理器具有7种基本寻址方式： 立即寻址； 寄存器寻址； 寄存器间接寻址； 基址加偏址； 堆栈寻址； 块拷贝寻址； 相对寻址。,定义： 在立即寻址指令中，只能用Operand2表示立即数!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,MOV R0,#0xFF00,0xFF00,从代码中获得数据,3.2.1 立即寻址,立即寻址-定义,3.2.1 立即寻址,指令：测试下列指令是否正确？为什么？ ADD R0, R0, 1111 ADD R0, R0, 0x3f MOV R0, #0x128 MOV R0, #0x1FF MOV R0, #0xFFFFFFFF; 等价MVN R0, #0 上机练习,立即寻址-实例1-上机练习,3.2.1 立即寻址,立即数要求以“”为前缀 十六进制立即数，在“”后加上“0x”或“&”。 二进制立即数，在“”后加上“%”。 十进制立即数，在“”后加上“0d”或缺省。 其它进制，在“”后加上“n_”,立即寻址-说明,3.2.1 立即寻址,立即寻址-实例2-上机验证,MOV R0,#0X0000F200 ;(1) MOV R1,#0X00110000 ;(2) MOV R4,#0X00012800 ;(3),8000: E3A00CF2 ;(1) 8004: E3A01811 ;(2) 8008 : E2A04B4A ;(3),注：8位立即数不需要经过移位间接表示，而可以直接表示。,3.2.2寄存器寻址,寄存器独立寻址 寄存器移位寻址,3.2 ARM处理器寻址方式,格式： 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,MOV R1,R2,0xAA,寄存器独立寻址-格式,3.2.2 寄存器寻址,格式： , , Rm， Rm：第二操作数寄存器； ：移位类型（LSL，LSR，ASL，ASR，ROR或RRX）和移位位数（#rimm_5或Rs）。 在指令执行时将移位后的内容作为第二操作数参与运算。但是，Rm保持不变。 ADD R3，R2，R1，LSR #2;R3R2 + R14,寄存器移位寻址-格式,3.2.2 寄存器寻址,移位位数为立即数： ADD R3，R2，R1，LSR #2 ；R3 R2 + R14 寄存器R1的内容逻辑右移2位（亦即R14），再与寄存器R2的内容相加，结果放入R3中。 移位位数为寄存器： ADD R3，R2，R1，LSR R4 ；R3 R2 + R12R4 寄存器R1的内容逻辑右移R4位（亦即R12R4），再与寄存器R2的内容相加，结果放入R3中。,寄存器移位寻址-实例,3.2.2 寄存器寻址,移位位数为立即数： MOV R1, #R1=R1-(R2/2R3),寄存器移位寻址-演示-练习,3.2.2 寄存器寻址,定义： 寄存器间接寻址指令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 R0,R2 ;将R2指向的存储单元的数据读出 ;保存在R1中,寄存器间接寻址-格式,3.2.3 寄存器间接寻址,LDR R0,R2,0xAA,定义： 基址加偏移寻址又称变址寻址。基址加偏址寻址就是将基址寄存器的内容与指令中给出的偏移量相加，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。基址寻址指令举例如下： 格式：base_reg, index LDR R2,R3,#0x0C;读R3+0x0C地址上的存储单元,3.2.4 基址加偏址寻址,基址加偏址寻址-格式,LDR R2,R3,#0x0C,0xAA,将R3+0x0C作为地址装载数据,分类：breg=Base Register 偏移量模式：breg, index LDR R0，R1，4 ；R0R14 前变址模式：breg, index! LDR R0，R1，4！ ；R0R14，R1R14 !表示自动变址 后变址模式：breg, index LDR R0，R1，4 ；R0R1、R1R14 说明： 具有高优先级; Index是偏移地址称为偏址,3.2.4基址加偏址寻址,基址加偏址寻址-分类,偏址-index格式： 偏移地址是一个立即数 LDR R0，R1，4 ；R0R14 偏移地址是一个寄存器 LDR R0，R1，R2；R0mem32R1+R2 偏移地址是一个寄存器移位操作 LDR R0，R1，R2，LSL #2；R0R1+R2*4,3.2.4基址加偏址寻址,基址加偏址寻址-偏址格式,偏移量 ldr R0, R1, #4 ldr R0, R1, R5 ldr R0, R1, R5, LSL #&02 前变址 ldr R0, R1, #4! ldr R0, R1, R5! ldr R0, R1, R5, LSL #&02! 后变址 ldr R0, R1, #4 ldr R0, R1, R5 ldr R0, R1, R5, LSL #&02,3.2.4基址加偏址寻址,基址加偏址寻址-演示-练习,定义： 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”（First In Last Out，FILO）。 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)，指针所指向的存储单元即是堆栈的栈顶。,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-定义,分类1： 根据增长方向不同，存储器堆栈可分为两种： 向上增长：向高地址方向生长，称为递增堆栈 （Ascending stack） 向下增长：向低地址方向生长，称为递减堆栈（Descending stack）,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-分类,分类1： 图示：,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-分类,栈底,栈顶,栈区,SP,0x12345678,0x12345678,高地址,低地址,分类2： 根据堆栈指针指向的数据位置不同，存储器堆栈可分为两种： 满堆栈（Full Stack）：堆栈指针指向的单元含有有效数据； 空堆栈（Empty Stack）：堆栈指针指向单元含不有有效数据，但近邻有效数据单元；,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-分类,分类2： 图示：,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-分类,0x12345678,分类综合： 满递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向含有效数据的最高地址。指令如LDMFA、STMFA等； 空递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向堆栈顶的第一个空位置。指令如LDMEA、STMEA等； 满递减：堆栈向下增长，堆栈指针指向含有效数据的最低地址。指令如LDMFD、STMFD等； 空递减：堆栈向下增长，堆栈指针指向堆栈顶的第一个空位置。指令如LDMED、STMED等。 A=Ascend, D=Descend,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-分类,指令：,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-指令,实例1：,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-实例,STMEA R13!,R0，R1，R5,0X1000,0X100C,0X1018,R13,R13,0X1000,0X100C,0X1018,STMFA R13!,R0，R1，R5,R13,R13,实例2：,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-实例,STMED R13!,R0，R1，R5,0X1000,0X100C,0X1018,R13,R13,0X1000,0X100C,0X1018,STMFD R13!,R0，R1，R5,R13,R13,实例2： stmfd SP!, R0-R3,LR ;PUSH ldmfd SP!, R4-R7,LR ;POP,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-演示-练习,约定：大大小小 编号小的寄存器在存储/加载数据时对应于存储器的小地址。也就是说，编号低的寄存器保存到堆栈的最低地址，或者从最低地址取数； 反之，亦然！ 其次是其他寄存器按照寄存器编号的次序保存到第一个地址后面的相邻地址或从中取数。,3.2.5堆栈寻址,堆栈寻址-约定,定义： 块拷贝寻址是多寄存器传送指令LDM/STM的寻址方式。 LDM/STM指令可以把存储器中的一个数据块连续地加载到多个寄存器中，也可以把多个寄存器中的内容连续地保存到存储器中。 寻址操作中的寄存器可以是R0-R15这16个寄存器的子集或是所有寄存器。,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-定义,分类： I = Increment A = After D = Decrement B = Before,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-分类,指令：,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-指令,实例1：,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-实例,STMIA R9!，R0，R1，R5,0X1000,0X100C,0X1018,R9,R9,0X1000,0X100C,0X1018,STMIB R9!，R0，R1，R5,R9,R9,实例2：,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-实例,STMDA R9!，R0，R1，R5,0X1000,0X100C,0X1018,R9,R9,0X1000,0X100C,0X1018,R9,R9,STMDB R9!，R0，R1，R5,约定： 编号低的寄存器在存储数据或者加载数据时对应于存储器的低地址。也就是说，编号低的寄存器保存到存储器的最低地址或从最低地址取数； 其次是其他寄存器按照寄存器编号的次序保存到第一个地址后面的相邻地址或从中取数。 The registers are transferred in the order lowest to highest, so R15 (if in the list) will always be transferred last. The lowest register also gets transferred to/from the lowest memory address.,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-约定,比较1： 数据块传送指令和堆栈操作指令之间的关系如下：,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-比较,比较2： 数据块传送指令和堆栈操作指令之间的关系如下：,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-比较,比较3： 两段代码的执行结果是一样的，但是使用堆栈指令的压栈和出栈操作编程很简单（只要前后一致即可），而使用数据块指令进行压栈和出栈操作则需要考虑空与满、加与减对应的问题。,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-比较,;使用块拷贝指令进行堆栈操作 STMDA R0!,R5-R6 . . . LDMIB R0!,R5-R6,;使用堆栈指令进行堆栈操作 STMED R0!,R5-R6 . . . LDMED R0!,R5-R6,实例： STMIA R0!,R1-R7;将R1R7的数据保存到存储器中。 ;存储指针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。 ;存储指针在保存第一个值之前增加， ;增长方向为向上增长。,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-实例,练习1： 下列指令实现功能： STMIA R1!，R5-R7 STMIB R1!，R5-R7 STMDA R1!，R5-R7 STMDB R1!，R5-R7,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-练习,练习1： 数据块传送指令操作过程如右图所示，其中R1为指令执行前的基址寄存器，R1则为指令执行后的基址寄存器； 绿箭头表示Reg存入存储器的顺序：低低高高； 写出相应的指令：,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-练习,指令STMIA R1!,R5-R7,指令STMDA R1!,R5-R7,指令STMIB R1!,R5-R7,指令STMDB R1!,R5-R7,练习2： 下列指令实现功能： LDMIA R0!，R2-R4 STMIA R1!，R2-R4 STMIA R1， R2-R4,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-练习,练习2： 写出相应的指令,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-练习,LDMIA R0!，R2-R4,0X1000,0X100C,0X1018,R0,R0,0X1000,0X100C,0X1018,STMIA R1！，R2-R4,R1,R1,练习2： 写出相应的指令,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-练习,LDMIA R0!，R2-R4,0X1000,0X100C,0X1018,R0,R0,0X1000,0X100C,0X1018,STMIA R1，R2-R4,R1,R1,练习3： 写出下列指令的功能 STMFD R13!, R2-R4 LDMIA R0!, R2-R4 STMIA R1!, R2-R4 LDMFD R13!, R2-R4,3.2.6 块拷贝寻址,块拷贝寻址-练习,定义： 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 NEXT ；跳转到子程序 ； NEXT处执行 NEXT MOV PC，LR,3.2.7 相对(PC)寻址,相对寻址-定义,写出下列指令完成的功能： 1. SUBNES R2, R1, #0X20 2. LDR R0, R1, 4！ 3. STD R0, R1,4 4. LDR R0, R1, 4 5. ADD R3, R2, R1, LSR #2 6. SUBS R3, R2, R1, LSR R4 7. ANDS R1, R1, R2, LSL R3 8. LDR r0, r1, r2 9. STR r0, r1, r2, LSL #2 10. STR R0, R1,第3章作业题,第3章 目录,3.1 ARM指令集概述 3.2 ARM寻址方式 3.3 ARM指令详细介绍,简单的ARM程序,;文件名：TEST1.S ;功能：实现两个寄存器相加 ;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,使用“；”进行注释,标号顶格写,实际代码段,声明文件结束,3.3 ARM指令详细介绍,1. 数据处理指令 2. Load/Store指令 3. 程序状态寄存器与通用寄存器 之间的传送指令 4. 转移指令 5. 异常中断指令 6. 协处理器指令,3.3 ARM指令详细介绍,1. 数据处理指令 2. Load/Store指令 3. 程序状态寄存器与通用寄存器 之间的传送指令 4. 转移指令 5. 异常中断指令 6. 协处理器指令,3.3.1数据处理指令,ARM的数据处理指令功能： 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。 本节按以下内容组织： 数据处理指令分类 数据处理指令二进制编码 数据处理指令表,3.3.1数据处理指令,ARM数据处理指令的基本原则为 ： 所有的操作数都是32位宽，或来自寄存器，或是在指令中定义的立即数（符号或0扩展）； 如果数据操作有结果，则结果为32位宽，放在一个寄存器中。（有一个例外：长乘指令产生64位的结果）； ARM指令中使用“3地址模式”，即每一个操作数寄存器和结果寄存器在指令中分别指定。,3.3.1数据处理指令,ARM指令集ARM数据处理指令注意事项,数据处理指令只能对寄存器的内容进行操作，而不能对内存中的数据进行操作。 所有ARM数据处理指令均可选择使用S后缀，并影响状态标志。,3.3.1数据处理指令,数据处理指令可分为以下六类： 数据传送指令； 算术运算指令； 逻辑运算指令； 比较指令； 测试指令； 乘法指令。,3.3.1数据处理指令,数据处理指令可分为以下六类： 数据传送指令； 算术运算指令； 逻辑运算指令； 比较指令； 测试指令； 乘法指令。,3.3.1 ARM数据处理指令指令表(前5类),3.3.1 ARM数据处理指令指令编码(前5类),指令执行的条件码,I用于区别立即数（I为1）和寄存器移位（I为0）,opcode数据处理指令操作码,第二操作数,Rd目标寄存器,Rn第一操作数寄存器,S设置条件码，与指令中的S位对应,1 MOV,MVN (single operand instructions.) condS Rd, 2 CMP,CMN,TEQ,TST (instructions which do not produce a result.) cond Rn, 3 AND,EOR,SUB,RSB,ADD,ADC,SBC,RSC,ORR,BIC (Three operants) condS Rd,Rn, Op2 is Op2 is Rm Op2 is Rm,指令格式,3.3.1 ARM数据处理指令指令格式(前5类),实例,例如： MOV R0,#1 AND R1,R2,#0x0F SUB R1,R1,R2 MOV PC,R0 ADD R1,R1,R1,LSL #3 ;R1=R1+R1*8=9R1 SUB R1,R1,R2,LSR R3 ;R1=R1-(R2/2R3),3.3.1 ARM数据处理指令指令实例(前5类),3.3.1 ARM数据处理指令指令编码(前5类),3.3.1 ARM数据处理指令指令编码(前5类),3.3.1 ARM数据处理指令特殊指令,RSB是反减，即用第二操作数减去源操作数。由于第二操作数可选的范围宽，所以这条指令很有用。 RSC是带进位标志的反减。若进位标志为零，则结果减1。 BIC用于将源操作数的各位与第二操作数中相应位的反码进行“与”操作。BIC可用于将寄存器中某些位的值设置为0。 MVN是“取反传送”，它是把第二操作数的每一位取反，将得到的值置入结果寄存器。 CMN表示“取反比较”，将目的操作数和源操作数相加，根据结果更新条件码标志。,3.3.1数据处理指令,数据处理指令可分为以下六类： 数据传送指令； 算术运算指令； 逻辑运算指令； 比较指令； 测试指令； 乘法指令。,3.3.1ARM数据处理指令数据传送,Assembler syntax: (single operand instructions.) condS Rd, Op2 is Op2 is Rm Op2 is Rm, ; := ; := #expression ; := RRX ;s are: ASL, LSL, LSR, ASR, ROR,MOVcondS Rd,operand2 MOV指令将立即数或寄存器传送到目标寄存器（Rd），可用于移位运算等操作。 MOV指令举例如下： MOV R1, #0x10 ;R1=0x10 MOVS R0, R1 ;R0=R1 MOVS R0, R1, LSL #2 ;R3=R12，并影响标志位 MOVS R0, R1, LSL R2 ;R3=R1R2，并影响标志位 MOVS R0, R1, RRX ;R3=R1R2，并影响标志位 MOV PC,LR ;PC=LR，子程序返回,3.3.1ARM数据处理指令数据传送,MVNcondS Rd,operand2 MVN指令将8位图立即数或寄存器（operand2）按位取反后传送到目标寄存器（Rd），因为其具有取反功能，所以可以装载范围更广的立即数。指令格式如下： MVN指令举例如下： MVN R1,#0xFF ;R1=0xFFFFFF00 MVN R1,R2 ;将R2取反，结果存到R1,3.3.1ARM数据处理指令数据传送,MOVcondS Rd,operand2 课堂练习与实验： MOV R1, #0x10 ;R1=0x10 MOVS R0, R1 ;R0=R1 MOVS R0, R1, LSL #2 ;R3=R12，并影响标志位 MOVS R0, R1, LSL R2 ;R3=R1R2，并影响标志位 MOVS R0, R1, RRX ;R3=R1R2，并影响标志位 MOV PC, LR ;PC=LR，子程序返回 MVN R0, #0xFF MVN R0, R1,3.3.1ARM数据处理指令数据传送,3.3.1数据处理指令,数据处理指令可分为以下六类： 数据传送指令； 算术运算指令； 逻辑运算指令； 比较指令； 测试指令； 乘法指令。,3.3.1ARM数据处理指令算术运算,Assembler syntax: condS Rd,Rn, Op2 is Op2 is Rm Op2 is Rm,ADDcondS Rd,Rn,operand2 加法运算指令ADD指令将operand2的值与Rn的值相加，结果保存到Rd寄存器。指令格式如下： 应用示例： ADDS R1,R1,#1 ;R1=R1+1，并影响标志位 ADD R1,R1,R2 ;R1=R1+R2,3.3.1ARM数据处理指令算术运算,SUBcondS Rd,Rn,operand2 减法运算指令SUB指令用寄存器Rn减去operand2，结果保存到Rd中。指令格式如下： 应用示例： SUBS R0,R0,#1 ;R0=R0-1 ，并影响标志位 SUBS R2,R1,R2 ;R2=R1-R2 ，并影响标志位,3.3.1ARM数据处理指令算术运算,RSBcondS Rd,Rn,operand2 逆向减法运算指令RSB指令将operand2的值减去Rn，结果保存到Rd中。指令格式如下： 应用示例： RSB R3,R1,#0xFF00 ;R3=0xFF00-R1 RSBS R1,R2,R2,LSL #2 ;R1=(R22)-R2=R23,3.3.1ARM数据处理指令算术运算,ADCcondS Rd,Rn,operand2 带进位加法指令ADC将operand2的值与Rn的值相加，再加上CPSR中的C条件标志位，结果保存到Rd寄存器。指令格式如下： 应用示例（使用ADC实现64位加法，结果存于R1、R0中）： ADDS R0,R0,R2 ;R0等于低32位相加，并影响标志位 ADC R1,R1,R3 ;R1等于高32位相加，并加上低位进位,3.3.1ARM数据处理指令算术运算,SBCcondS Rd,Rn,operand2 带进位减法指令SBC用寄存器Rn减去operand2，再减去CPSR中的C条件标志位的非(即若C标志清零，则结果减去1)，结果保存到Rd中。指令格式如下： 应用示例（使用SBC实现64位减法，结果存于R1、R0中）： SUBS R0,R0,R2 ; 低32位相减，并影响标志位 SBC R1,R1,R3 ;高32位相减，并减去低位借位,3.3.1ARM数据处理指令算术运算,RSCcondS Rd,Rn,operand2 带进位逆向减法指令RSC指令用寄存器operand2减去Rn，再减去CPSR中的C条件标志位，结果保存到Rd中。指令格式如下： 应用示例（使用RSC指令实现求64位数值的负数 ）： RSBS R2,R0,#0 RSC R3,R1,#0,3.3.1ARM数据处理指令算术运算,3.3.1数据处理指令,数据处理指令可分为以下六类： 数据传送指令； 算术运算指令； 逻辑运算指令； 比较指令； 测试指令； 乘法指令。,Assembler syntax: condS Rd,Rn, Op2 is Op2 is Rm Op2 is Rm,3.3.1ARM数据处理指令逻辑运算,ANDcondS Rd,Rn,operand2 逻辑与操作指令AND指令将operand2的值与寄存器Rn的值按位作逻辑“与”操作，结果保存到Rd中。指令格式如下： 应用示例： ANDS R0,R0,#0x01 ;R0=R0R2=R1&R3,3.3.1ARM数据处理指令逻辑运算,3.3.1ARM数据处理指令逻辑运算,EORcondS Rd,Rn, operand2 逻辑异或操作指令EOR指令将operand2的值与寄存器Rn的值按位作逻辑“异或”操作，结果保存到Rd中。指令格式如下： 应用示例： EOR R1,R1,#0x0F ;将R1的低4位取反 EOR R2,R1,R0 ;R2=R1R0 EORS R0,R5,#0x01 ; 将R5和0x01进行逻辑异或， ;结果保存到R0，并影响标志位,3.3.1ARM数据处理指令逻辑运算,BICcondS Rd,Rn, operand2 位清除指令BIC指令将寄存器Rn的值与operand2的值的反码按位作逻辑“与”操作，结果保存到Rd中。指令格式如下： 应用示例： BIC R1,R1,#0x0F ;将R1的低4位清零，其它位不变 BIC R1,R2,R3 ;将R3的反码和R2相逻辑“与”， ;结果保存到R1中,3.3.1ARM数据处理指令逻辑运算,3.3.1数据处理指令,数据处理指令可分为以下六类： 数据传送指令； 算术运算指令； 逻辑运算指令； 比较指令； 测试指令； 乘法指令。,Assembler syntax: cond Rn, Op2 is Op2 is Rm Op2 is Rm,3.3.1ARM数据处理指令比较指令,CMPcond Rn, operand2 比较指令CMP指令将寄存器Rn的值减去operand2的值，根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。指令格式如下： 应用示例： CMP R1,#10 ; R1与10比较，设置相关标志位 CMP R1,R2 ; R1与R2比较，设置相关标志位,3.3.1ARM数据处理指令比较指令,注意：CMP指令与SUBS指令的区别在于CMP指令不保存运算结果。在进行两个数据的大小判断时，常用CMP指令及相应的条件码来操作。省略Rd。,CMNcond Rn, operand2 负数比较指令CMN指令使用寄存器Rn的值加上operand2的值，根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。指令格式如下： 应用示例： CMN R0,#1 ; R0+1，判断R0是否为1的补码 ;如果是，则设置Z标志位,3.3.1ARM数据处理指令比较指令,注意：CMN指令与ADDS指令的区别在于CMN指令不保存运算结果。CMN指令可用于负数比较，比如CMN R0,#1指令则表示R0与-1比较，若R0为-1(即1的补码)，则Z置位；否则Z复位。,3.3.1数据处理指令,数据处理指令可分为以下六类： 数据传送指令； 算术运算指令； 逻辑运算指令； 比较指令； 测试指令； 乘法指令。,Assembler syntax: cond Rn, Op2 is Op2 is Rm Op2 is Rm,3.3.1ARM数据处理指令测试指令,TSTcond Rn, operand2 位测试指令TST指令将寄存器Rn的值与operand2的值按位作逻辑“与”操作，根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位。 应用示例： TST R0,#0x01 ; 判断R0的最低位是否为0 TST R1,#0x0F ; 判断R1的低4位是否为0,3.3.1ARM数据处理指令测试指令,注意：TST指令与ANDS指令的区别在于TST指令不保存运算结果。TST指令通常与EQ、NE条件码配合使用，当所有测试位均为0时，EQ有效，而只要有一个测试位不为0，则NE有效。,TEQcond Rn, operand2 相等测试指令TEQ指令将寄存器Rn的值与operand2的值按位作逻辑“异或”操作，根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。 应用示例： TEQ R0,R1 ; 比较R0与R1是否相等 (不影响V位和C位),注意：TEQ指令与EORS指令的区别在于TEQ指令不保存运算结果。使用TEQ进行相等测试时，常与EQ、NE条件码配合使用。当两个数据相等时，EQ有效；否则NE有效。,3.3.1ARM数据处理指令测试指令,分别写出下列指令的实例： 数据传送指令； 算术运算指令； 逻辑运算指令； 比较指令； 测试指令；,3.3.1ARM数据处理指令课堂练习,3.3.1数据处理指令,数据处理指令可分为以下六类： 数据传送指令； 算术运算指令； 逻辑运算指令； 比较指令； 测试指令； 乘法指令。,ARM指令集乘法指令,ARM7TDMI具有三种乘法指令，分别为： 3232位结果为32位的乘法指令； 3232位结果为32位的乘加指令； 3232位结果为64位的乘法指令； 3232位结果为64位的乘加指令。,3.3.1数据处理指令,按产生结果的位宽一般分为两类： 一类是两个32位二进制数相乘的结果是64位； 另一类是两个32位二进制数相乘，仅保留最低有效32位。 这两种类型都有“乘法累加”的变形。,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,乘法指令编码,指令执行的条件码,Opcode乘法指令操作码,S设置条件码，与指令中的S位对应,Rm为被乘数寄存器,Rn/RdLo为MLA指令相加的寄存器或64位乘法指令的目标寄存器（低32位）,Rd/RdHi为目标寄存器或64位乘法指令的目标寄存器（高32位）,Rs为乘数寄存器,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,二进制编码 说明 对于32位乘积结果指令，Rd为结果寄存器，Rm、Rs、Rn为操作数寄存器。 对于64位乘积结果指令，RdLo、RdHi为结果寄存器，“RdHi:RdLo”是由RdHi（最高有效32位）和RdLo（最低有效32位）连接形成64位乘积结果，Rm、Rs为操作数寄存器。,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,乘法指令编码,乘法指令格式,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,Assembler syntax: MULcondS Rd, Rm, Rs MLAcondS Rd, Rm, Rs, Rn Notes: S set condition codes if S present Rd, Rm, Rs and Rn are expressions evaluating to a register number other than R15,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,Assembler syntax: MULcondS Rd, Rm, Rs MLAcondS Rd, Rm, Rs, Rn,MULcondS Rd,Rm,Rs 32位乘法指令MUL指令将Rm和Rs中的值相乘，结果的低32位保存到Rd中。指令格式如下： 应用示例： MUL R1,R2,R3 ;R1=R2R3 MULS R0,R3,R7 ;R0=R3R7，同时影响CPSR中的N位和Z位,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,MLAcondS Rd,Rm,Rs,Rn 32位乘加指令MLA指令将Rm和Rs中的值相乘，再将乘积加上第3个操作数，结果的低32位保存到Rd中。指令格式如下： 应用示例： MLA R1,R2,R3,R0 ; R1=R2R3+R0,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,UMULLcondS RdLo,RdHi,Rm,Rs 64位无符号乘法指令UMULL指令将Rm和Rs中的值作无符号数相乘，结果的低32位保存到RdLo中，而高32位保存到RdHi中。指令格式如下： 应用示例： UMULL R0,R1,R5,R8 ; (R1、R0)=R5R8,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,UMLALcondS RdLo,RdHi,Rm,Rs 64位无符号乘加指令UMLAL指令将Rm和Rs中的值作无符号数相乘，64位乘积与RdHi、RdLo相加，结果的低32位保存到RdLo中，而高32位保存到RdHi中。指令格式如下： 应用示例： UMLAL R0,R1,R5,R8 ;(R1、R0)=R5R8+(R1、R0),3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,SMULLcondS RdLo,RdHi,Rm,Rs 64位有符号乘法指令SMULL指令将Rm和Rs中的值作有符号数相乘，结果的低32位保存到RdLo中，而高32位保存到RdHi中。指令格式如下： 应用示例： SMULL R2,R3,R7,R6 ; (R3、R2)=R7R6,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,SMLALcondS RdLo,RdHi,Rm,Rs 64位有符号乘加指令SMLAL指令将Rm和Rs中的值作有符号数相乘，64位乘积与RdHi、RdLo相加，结果的低32位保存到RdLo中，而高32位保存到RdHi中。指令格式如下： 应用示例： SMLAL R2,R3,R7,R6 ; (R3、R2)=R7R6+(R3、R2),3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,课堂练习 MUL R1,R2,R3 MULS R0,R3,R7 MLA R1,R2,R3,R0 UMULL R0,R1,R5,R8 UMLAL R0,R1,R5,R8 SMULL R2,R3,R7,R6 SMLAL R2,R3,R7,R6,3.3.1ARM数据处理指令乘法指令,1、位操作指令举例,MOV R0，R2， LSR #24 ORR R3，R0，R3, LSL #8 功能：将R2的高8位数据传送到R3的低8位中。,3.3.1ARM数据处理指令综合应用,2、乘法指令举例,MOV R0，R0， LSL #n ADD R0，R0，R0, LSL #n RSB R0，R0，R0, LSL #n,3.3.1ARM数据处理指令综合应用,ADDS R0,R0,R2 ;R0等于低32位相加，并影响标志位 ADC R1,R1,R3 ;R1等于高32位相加，并加上低位进位,3、 ADC实现64位加法举例,3.3.1ARM数据处理指令综合应用,R1和R0存放一个64位数据，R0放低32位； R3和R2存放一个64位数据，R2放低32位； 结果存于R1、R0中。,4、 SBC实现64位减法举例,SBC实现64位减法，结果存于R1、R0中 SUBS R0,R0,R2 ; 低32位相减，并影响标志位 SBC R1,R1,R3 ;高32位相减，并减