第3章ARM7TDMI(-S)指令系统

1、2021年10月17日华中科技大学计算机学院12021年10月17日华中科技大学计算机学院2第第3章章 目录目录q1.ARM处理器寻址方式处理器寻址方式q2.指令集介绍指令集介绍 ARM指令集指令集 Thumb指令集指令集2021年10月17日华中科技大学计算机学院33.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类 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。现寻找真实操作数地址的方式。ARMARM处理器具处理器具有有8 8种种基本寻址方式。基本寻址方式。1. 1.寄存器寻址；寄存器寻址；2.2.立即寻址；立即

2、寻址；3.3.寄存器移位寻址；寄存器移位寻址；4.4.寄存器间接寻址；寄存器间接寻址；5.5.基址寻址；基址寻址；6.6.多寄存器寻址；多寄存器寻址；7.7.堆栈寻址；堆栈寻址；8.8.相对寻址相对寻址。2021年10月17日华中科技大学计算机学院4 操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段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：值来操作。寄存器寻址指令举例如下： MOV R1,R2 ;将将R2的值存入的值存入R1 SUB R0,R1,R2 ;将将R1的值减去的值减去R2的

3、值，结果保存到的值，结果保存到R0 0 xAA0 x55R2R13.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类寄存器寻址寄存器寻址MOV R1,R20 xAA2021年10月17日华中科技大学计算机学院5 立即寻址指令中的操作码字段后面的地址码部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这样的数称为立即数) )。立即寻址指令举例如下：。立即寻址指令举例如下： SUBSR0,R0

4、,#1 ;R0减减1，结果放入，结果放入R0，并且影响标志位，并且影响标志位MOVR0,#0 xFF000 ;将立即数将立即数0 xFF000装入装入R0寄存器寄存器 0 x55R0MOV R0,#0 xFF00程序存储程序存储3.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类立即寻址立即寻址MOV R0,#0 xFF000 xFF00从代码中获得数据从代码中获得数据2021年10月17日华中科技大学计算机学院6 寄存器移位寻址是寄存器移位寻址是ARMARM指令集特有的寻址方式。指令集特有的寻址方式。当第当第2 2个操作数是寄存器移位方式时，第个操作数是寄存器移位方式时，第2

5、 2个寄存器个寄存器操作数在与第操作数在与第1 1个操作数结合之前，选择进行移位个操作数结合之前，选择进行移位操作。寄存器移位寻址指令举例如下：操作。寄存器移位寻址指令举例如下：MOVR0,R2,LSL #3 ;R2的值左移的值左移3位，结果放入位，结果放入R0， ;即是即是R0=R28 ANDSR1,R1,R2,LSL R3 ;R2的值左移的值左移R3位，然后和位，然后和R1相相 ;“与与”操作，结果放入操作，结果放入R10 x55R0R20 x013.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类寄存器移位寻址寄存器移位寻址MOV R0,R2,LSL #30 x080 x

6、08逻辑左移逻辑左移3位位2021年10月17日华中科技大学计算机学院7 寄存器间接寻址指令中的地址码给出的是一个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：针。寄存器间接寻址指令举例如下： LDRR1,R2;将将R2指向的存储单元的数据读出指向的存储单元的数据读出;保存在保存在R1中中 SWPR1,R1,R2;将寄存器将寄存器R1的值和的值和R2指定的存储指定的存储;单元的内容交换单元的内容

7、交换 0 x55R1R2 0 x400000000 xAA0 x400000003.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类寄存器间接寻址寄存器间接寻址LDR R1,R20 xAA2021年10月17日华中科技大学计算机学院8 基址寻址就是将基址寄存器的内容与指令中给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相加，形成操作数的有效地址。基址寻出的偏移量相加，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。基址寻址指令举组操作、功能部件寄存器访问等。基址寻址指令举例如

8、下：例如下： LDRR2,R3,#0 x0C ;读取读取R3+0 x0C地址上的存储单元地址上的存储单元 ;的内容，放入的内容，放入R2 STRR1,R0,#-4! ;先先R0=R0-4，然后把，然后把R1的值寄存的值寄存 ;到保存到到保存到R0指定的存储单元指定的存储单元 3.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类基址寻址基址寻址0 x55R2R3 0 x400000000 xAA0 x4000000CLDR R2,R3,#0 x0C0 xAA将将R3+0 x0C作作为地址装载数为地址装载数据据2021年10月17日华中科技大学计算机学院9 多寄存器寻址一次可传送几

9、个寄存器值，允许多寄存器寻址一次可传送几个寄存器值，允许一条指令传送一条指令传送1616个寄存器的任何子集或所有寄存器。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：多寄存器寻址指令举例如下： LDMIAR1!,R2-R7,R12 ;将将R1指向的单元中的数据读出到指向的单元中的数据读出到 ;R2R7、R12中中(R1自动加自动加1) STMIAR0!,R2-R7,R12 ;将寄存器将寄存器R2R7、R12的值保的值保 ;存到存到R0指向的存储指向的存储; 单元中单元中 ;(R0自动加自动加1)0 x40000000R1R20 x?0 x010 x400000000 x?R3R40

10、 x?R60 x?0 x020 x030 x040 x400000040 x400000080 x4000000C存储器存储器3.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类多寄存器寻址多寄存器寻址LDMIA R1!,R2-R4,R6 0 x010 x020 x030 x040 x400000102021年10月17日华中科技大学计算机学院10 堆栈是一个按特定顺序进行存取的存储区，操堆栈是一个按特定顺序进行存取的存储区，操作顺序为作顺序为“后进先出后进先出” ” 。堆栈寻址是隐含的，它使。堆栈寻址是隐含的，它使用一个专门的寄存器用一个专门的寄存器( (堆栈指针堆栈指针)

11、)指向一块存储区域指向一块存储区域( (堆栈堆栈) )，指针所指向的存储单元即是堆栈的栈顶。，指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：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，称为递减堆栈向下生长：向低地址方向生长，称为递减堆栈3.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类堆栈寻址堆栈寻址2021年10月17日华中科技大学计算机学院113.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类堆栈寻址堆栈寻址栈底栈底栈顶栈顶栈区栈区SP堆栈存堆栈存储区储区

12、栈顶栈顶栈底栈底栈区栈区SP向下向下增长增长向上向上增长增长0 x123456780 x12345678堆栈压栈堆栈压栈堆栈压栈堆栈压栈2021年10月17日华中科技大学计算机学院12栈顶栈顶SP栈顶栈顶SP栈底栈底空堆栈空堆栈栈底栈底满堆栈满堆栈 堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，称为称为满堆栈满堆栈；堆栈指针指向下一个待压入数据的空；堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置，称为位置，称为空堆栈空堆栈。 3.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类堆栈寻址堆栈寻址0 x123456780 x12345678栈顶栈顶SP0 x

13、12345678栈顶栈顶SP压栈压栈压栈压栈2021年10月17日华中科技大学计算机学院13所以可以组合出四种类型的堆栈方式：所以可以组合出四种类型的堆栈方式：满递增满递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向内含有效：堆栈向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。指令如数据项的最高地址。指令如LDMFALDMFA、STMFASTMFA等；等； 空递增空递增：堆栈向上增长，堆栈指针指向堆栈上的：堆栈向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空位置。指令如第一个空位置。指令如LDMEALDMEA、STMEASTMEA等；等； 满递减满递减：堆栈向下增长，堆栈指针指向内含有效：堆栈向下增长，堆栈指针指向内含

14、有效数据项的最低地址。指令如数据项的最低地址。指令如LDMFDLDMFD、STMFDSTMFD等；等；空递减空递减：堆栈向下增长，堆栈指针向堆栈下的第：堆栈向下增长，堆栈指针向堆栈下的第一个空位置。指令如一个空位置。指令如LDMEDLDMED、STMEDSTMED等。等。 3.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类堆栈寻址堆栈寻址2021年10月17日华中科技大学计算机学院14 相对寻址是基址寻址的一种变通。由程序计数相对寻址是基址寻址的一种变通。由程序计数器器PCPC提供基准地址，指令中的地址码字段作为偏移提供基准地址，指令中的地址码字段作为偏移量，两者相加后得到的

15、地址即为操作数的有效地址。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：相对寻址指令举例如下：BLSUBR1;调用到调用到SUBR1子程序子程序BEQLOOP;条件跳转到条件跳转到LOOP标号处标号处.LOOPMOVR6,#1.SUBR1. 3.1 ARM处理器寻址方式处理器寻址方式n寻址方式分类寻址方式分类相对寻址相对寻址2021年10月17日华中科技大学计算机学院15第第3章章 目录目录q1.ARM处理器寻址方式处理器寻址方式q2.指令集介绍指令集介绍 ARM指令集指令集 Thumb指令集指令集2021年10月17日华中科技大学计算机学院16n简单的简单的ARM程序程

16、序;文件名：文件名：TEST1.S ;功能：实现两个寄存器相加功能：实现两个寄存器相加 ;说明：使用说明：使用ARMulate软件仿真调试软件仿真调试 AREAExample1,CODE,READONLY ;声明代码段声明代码段Example1 ENTRY ;标识程序入口标识程序入口 CODE32 ;声明声明32位位ARM指令指令START MOVR0,#0 ;设置参数设置参数 MOVR1,#10LOOPBLADD_SUB ;调用子程序调用子程序ADD_SUB BLOOP ;跳转到跳转到LOOPADD_SUB ADDSR0,R0,R1 ;R0 = R0 + R1 MOVPC,LR ;子程序返回

17、子程序返回 END ;文件结束文件结束 使用使用“；”进行注释进行注释标号顶格写标号顶格写实际代码段实际代码段声明文件结束声明文件结束2021年10月17日华中科技大学计算机学院17n简单的简单的ARM程序程序;文件名：文件名：TEST1.S ;功能：实现两个寄存器相加功能：实现两个寄存器相加 ;说明：使用说明：使用ARMulate软件仿真调试软件仿真调试 AREAExample1,CODE,READONLY ;声明代码段声明代码段Example1 ENTRY ;标识程序入口标识程序入口 CODE32 ;声明声明32位位ARM指令指令START MOVR0,#0 ;设置参数设置参数 MOVR1

18、,#10LOOPBLADD_SUB ;调用子程序调用子程序ADD_SUB BLOOP ;跳转到跳转到LOOPADD_SUB ADDSR0,R0,R1 ;R0 = R0 + R1 MOVPC,LR ;子程序返回子程序返回 END ;文件结束文件结束 2021年10月17日华中科技大学计算机学院18ARM指令小节目录指令小节目录1.1.指令格式指令格式2.2.条件码条件码3.3.存储器访问指令存储器访问指令3.3.数据处理指令数据处理指令5.5.乘法指令乘法指令6.ARM6.ARM分支指令分支指令7.7.协处理器指令协处理器指令8.8.杂项指令杂项指令9.9.伪指令伪指令2021年10月17日华中

19、科技大学计算机学院19 ARMARM指令的基本格式如下：指令的基本格式如下：3.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集指令格式指令格式 S , 其中其中号内的项是必须的，号内的项是必须的， 号内的项是可选的。号内的项是可选的。各项的说明如下：各项的说明如下：opcode：指令助记符；：指令助记符；cond：执行条件；执行条件；S：是否影响：是否影响CPSRCPSR寄存器的值；寄存器的值；Rd：目标寄存器；：目标寄存器； Rn：第：第1 1个操作数的寄存器；个操作数的寄存器；operand2：第：第2 2个操作数；个操作数；2021年10月17日华中科技大学计算机学院20 ARMARM指令

20、的基本格式如下：指令的基本格式如下：3.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集第第2个操作数个操作数 S , 灵活的使用第灵活的使用第2 2个操作数个操作数“operand2”能够提高代能够提高代码效率。它有如下的形式：码效率。它有如下的形式：#immed_8r#immed_8r常数表达式；常数表达式；RmRm寄存器方式；寄存器方式；Rm,shiftRm,shift寄存器移位方式；寄存器移位方式；2021年10月17日华中科技大学计算机学院213.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集第第2个操作数个操作数#immed_8r#immed_8r常数表达式常数表达式 该常数必须对应该常

21、数必须对应8 8位位图，即一个位位图，即一个8 8位的常数通过位的常数通过循环右移偶数位循环右移偶数位得到。得到。循环右移循环右移10位位0 x120 0 0 1 0 0 1 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x000 0 0 0 0 0 0 00 x801 0 0 0 0 0 0 00 x040 0 0 0 0 1 0 08位常数位常数2021年10月17日华中科技大学计算机学院223.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集第第2个操作数个操作数#imme

22、d_8r#immed_8r常数表达式常数表达式 该常数必须对应该常数必须对应8 8位位图，即一个位位图，即一个8 8位的常数通过位的常数通过循环右移偶数位循环右移偶数位得到。得到。例如：例如：MOVR0,#1ANDR1,R2,#0 x0F2021年10月17日华中科技大学计算机学院233.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集第第2个操作数个操作数RmRm寄存器方式寄存器方式 在寄存器方式下，操作数即为寄存器的数值。在寄存器方式下，操作数即为寄存器的数值。例如：例如：SUBR1,R1,R2 ;R1=R1-R22021年10月17日华中科技大学计算机学院243.2 指令集介绍指令集介绍nA

23、RM指令集指令集第第2个操作数个操作数Rm,shiftRm,shift寄存器移位方式寄存器移位方式 将寄存器的移位结果作为操作数，但将寄存器的移位结果作为操作数，但RmRm值保持不值保持不变，移位方法如下：变，移位方法如下：操作码操作码说明说明操作码操作码说明说明ASR #n算术右移算术右移n位位ROR #n循环右移循环右移n位位LSL #n逻辑左移逻辑左移n位位RRX带扩展的循环右移带扩展的循环右移1位位LSR #n逻辑右移逻辑右移n位位Type RsType为移位的一种类型，为移位的一种类型，Rs为为偏移量寄存器，低偏移量寄存器，低8位有效。位有效。2021年10月17日华中科技大学计算机

24、学院253.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集第第2个操作数个操作数Rm,shiftRm,shift寄存器移位方式寄存器移位方式例如：例如：ADDR1,R1,R1,LSL #3;R1=R1+R1*8=9R1SUBR1,R1,R2,LSR R3;R1=R1-(R2/2R3)2021年10月17日华中科技大学计算机学院26 ARMARM指令的基本格式如下：指令的基本格式如下：3.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集条件码条件码 S , 使用条件码使用条件码“cond”可以实现高效的逻辑操作，提可以实现高效的逻辑操作，提高代码效率。高代码效率。 所有的所有的ARMARM指令都可以条

25、件执行，而指令都可以条件执行，而ThumbThumb指令指令只有只有B B（跳转）指令具有条件执行（跳转）指令具有条件执行 功能。如果指令不标功能。如果指令不标明条件代码，将默认为无条件（明条件代码，将默认为无条件（ALAL）执行。）执行。2021年10月17日华中科技大学计算机学院27操作码操作码条件助记符条件助记符标志标志含义含义0000EQZ=1相等相等0001NEZ=0不相等不相等0010CS/HSC=1无符号数大于或等于无符号数大于或等于0011CC/LOC=0无符号数小于无符号数小于0100MIN=1负数负数0101PLN=0正数或零正数或零0110VSV=1溢出溢出0111VCV

26、=0没有溢出没有溢出1000HIC=1,Z=0无符号数大于无符号数大于1001LSC=0,Z=1无符号数小于或等于无符号数小于或等于1010GEN=V有符号数大于或等于有符号数大于或等于 1011LTN!=V有符号数小于有符号数小于 1100GTZ=0,N=V有符号数大于有符号数大于 1101LEZ=1,N!=V有符号数小于或等于有符号数小于或等于 1110AL任何任何无条件执行无条件执行 (指令默认条件指令默认条件) 1111NV任何任何从不执行从不执行(不要使用不要使用) 指令条件码表指令条件码表2021年10月17日华中科技大学计算机学院283.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令

27、集条件码条件码C C代码：代码：if(a b)a+;elseb+;对应的汇编代码：对应的汇编代码：CMPR0,R1 ;R0与与R1比较比较ADDHI R0,R0,#1 ;若若R0R1，则，则R0=R0+1ADDLS R1,R1,#1 ;若若R0R1，则，则R1=R1+1R1=R1+1示例：示例：2021年10月17日华中科技大学计算机学院293.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集存储器访问指令存储器访问指令 ARMARM处理器是典型的处理器是典型的RISCRISC处理器，对存储器的处理器，对存储器的访问只能使用加载和存储指令实现。访问只能使用加载和存储指令实现。ARMARM处理器是处

28、理器是冯冯诺依曼存储结构，程序空间、诺依曼存储结构，程序空间、RAMRAM空间及空间及I/OI/O映映射空间统一编址，除对射空间统一编址，除对RAMRAM操作以外，对外围操作以外，对外围IOIO、程序数据的访问均要通过加载程序数据的访问均要通过加载/ /存储指令进行。存储指令进行。 存储器访问指令分为存储器访问指令分为单寄存器操作指令单寄存器操作指令和和多寄多寄存器操作指令存器操作指令。2021年10月17日华中科技大学计算机学院30助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置LDR Rd,addressing 加载字数据加载字数据RdRdaddressingaddressing，addr

29、essingaddressing索引索引LDRcondLDRcondLDRB Rd,addressing 加载无符号字节数据加载无符号字节数据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondBLDRcondBLDRT Rd,addressing以用户模式加载字数据以用户模式加载字数据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondTLDRcondTLDRBT Rd, addressing 以用户模式加载无符号以用户模式加载无符号字节数据字节数据RdRdaddressi

30、ngaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondBTLDRcondBTLDRH Rd, addressing 加载无符号半字数据加载无符号半字数据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondHLDRcondHLDRSB Rd, addressing 加载有符号字节数据加载有符号字节数据RdRdaddressingaddressing，addressingaddressing索引索引LDRcondSBLDRcondSBLDRSH Rd, addressing加载有符号半字数据加载有符号半字

31、数据 Rdaddressing，addressing索引索引 LDRcondSH ARM存储器访问指令存储器访问指令单寄存器加载单寄存器加载2021年10月17日华中科技大学计算机学院31助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置STR Rd, addressing 存储字数据存储字数据addressingaddressingRdRd，addressingaddressing索引索引STRcondSTRcondSTRB Rd,addressing 存储字节数据存储字节数据addressingaddressingRdRd，addressingaddressing索引索引STRcondBST

32、RcondBSTRT Rd,addressing 以用户模式存储字数据以用户模式存储字数据addressingaddressingRdRd， addressingaddressing索引索引STRcondTSTRcondTSTRBT Rd,addressing 以用户模式存储字节数以用户模式存储字节数据据addressingaddressingRdRd，addressingaddressing索引索引STRcondBTSTRcondBTSTRH Rd,addressing 存储半字数据存储半字数据addressing addressing RdRd，addressingaddressing索引

33、索引STRcondHSTRcondH ARM存储器访问指令存储器访问指令单寄存器存储单寄存器存储 LDR/STRLDR/STR指令用于对内存变量的访问、内存缓冲区数据的访问、查表、指令用于对内存变量的访问、内存缓冲区数据的访问、查表、外围部件的控制操作等。若使用外围部件的控制操作等。若使用LDRLDR指令加载数据到指令加载数据到PCPC寄存器，则实现程寄存器，则实现程序跳转功能，这样也就实现了程序散转。序跳转功能，这样也就实现了程序散转。 所有单寄存器加载所有单寄存器加载/ /存储指令可分为存储指令可分为“字和无符号字节加载存储指令字和无符号字节加载存储指令”和和“半字和有符号字节加载存储指令

34、。半字和有符号字节加载存储指令。2021年10月17日华中科技大学计算机学院32助记符助记符说明说明操作操作条件码位条件码位置置LDMmode Rn!,reglist 多寄存器加载多寄存器加载reglistreglistRn.Rn.，RnRn回写等回写等LDMcondLDMcondmodemodeSTMmode Rn!,reglist 多寄存器存储多寄存器存储Rn.reglist,Rn.reglist,RnRn回写等回写等STMcondSTMcondmodemode ARM存储器访问指令存储器访问指令多寄存器存取多寄存器存取 多寄存器加载多寄存器加载/ /存储指令可以实现在一组寄存器存储指令可

35、以实现在一组寄存器和一块连续的内存单元之间传输数据。和一块连续的内存单元之间传输数据。LDMLDM为加载多为加载多个寄存器；个寄存器；STMSTM为存储多个寄存器。允许一条指令传为存储多个寄存器。允许一条指令传送送1616个寄存器的任何子集或所有寄存器。它们主要用个寄存器的任何子集或所有寄存器。它们主要用于现场保护、数据复制、常数传递等。于现场保护、数据复制、常数传递等。2021年10月17日华中科技大学计算机学院33 ARM存储器访问指令存储器访问指令多寄存器存取多寄存器存取 多寄存器加载多寄存器加载/ /存储指令格式如下：存储指令格式如下： LDMcond Rn!,reglist STMc

36、ond Rn!,reglistcondcond：指令执行的条件；：指令执行的条件；模式模式：控制地址的增长方式，一共有：控制地址的增长方式，一共有8 8种模式；种模式；! !：表示在操作结束后，将最后的地址写回：表示在操作结束后，将最后的地址写回RnRn中；中；reglistreglist ：表示寄存器列表，可以包含多个寄存器，它们使用：表示寄存器列表，可以包含多个寄存器，它们使用“, ,”隔开，隔开，如如R1,R2,R6-R9R1,R2,R6-R9，寄存器由小到大排列；，寄存器由小到大排列；：加入该后缀后，进行数据传送且寄存器列表不包含：加入该后缀后，进行数据传送且寄存器列表不包含PCPC时

37、，加载时，加载/ /存储存储的寄存器是用户模式下的，而不是当前模式的寄存器。若在的寄存器是用户模式下的，而不是当前模式的寄存器。若在LDMLDM指令且寄指令且寄存器列表中包含有存器列表中包含有PCPC时使用，那么除了正常的多寄存器传送外，还将时使用，那么除了正常的多寄存器传送外，还将SPSRSPSR也拷贝到也拷贝到CPSRCPSR中，这可用于异常处理返回。中，这可用于异常处理返回。注意注意：该后缀不允许在用户模：该后缀不允许在用户模式或系统模式下使用。式或系统模式下使用。2021年10月17日华中科技大学计算机学院34 ARM存储器访问指令存储器访问指令多寄存器存取多寄存器存取! 多寄存器加载

38、多寄存器加载/ /存储指令的存储指令的8 8种模式如下表所示，右边四种为堆栈种模式如下表所示，右边四种为堆栈操作、左边四种为数据传送操作。操作、左边四种为数据传送操作。模式模式说明说明模式模式说明说明IA每次传送后地址加每次传送后地址加4FD满递减堆栈满递减堆栈IB每次传送前地址加每次传送前地址加4ED空递减堆栈空递减堆栈DA每次传送后地址减每次传送后地址减4FA满递增堆栈满递增堆栈DB每次传送前地址减每次传送前地址减4EA空递增堆栈空递增堆栈数据块传送操作数据块传送操作堆栈操作堆栈操作 进行数据复制时，先设置好源数据指针和目标指针，然后使用块进行数据复制时，先设置好源数据指针和目标指针，然后

39、使用块拷贝寻址指令拷贝寻址指令LDMIA/STMIALDMIA/STMIA、LDMIB/STMIBLDMIB/STMIB、LDMDA/STMDALDMDA/STMDA、LDMDB/STMDBLDMDB/STMDB进行读取和存储进行读取和存储 。 进行堆栈操作操作时，要先设置堆栈指针（进行堆栈操作操作时，要先设置堆栈指针（SPSP），然后使用堆栈），然后使用堆栈寻址指令寻址指令STMFD/LDMFD STMFD/LDMFD 、STMED/LDMEDSTMED/LDMED、STMFA/LDMFASTMFA/LDMFA和和STMEA/LDMEASTMEA/LDMEA实现堆栈操作。实现堆栈操作。202

40、1年10月17日华中科技大学计算机学院35助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置SWP Rd,Rm,Rn 寄存器和存储器字数据寄存器和存储器字数据交换交换RdRdRnRn，RnRnRm Rm (Rn(RnRdRd或或Rm)Rm)SWPcondSWPcondSWPB Rd,Rm,Rn 寄存器和存储器字节数寄存器和存储器字节数据交换据交换RdRdRnRn，RnRnRm Rm (Rn(RnRdRd或或Rm)Rm)SWPcondBSWPcondB ARM存储器访问指令存储器访问指令寄存器和存储器交换指令寄存器和存储器交换指令 SWPSWP指令用于将一个内存单元指令用于将一个内存单元( (该单

41、元地址放在寄存器该单元地址放在寄存器RnRn中中) )的内容读的内容读取到一个寄存器取到一个寄存器RdRd中，同时将另一个寄存器中，同时将另一个寄存器RmRm的内容写入到该内存单元的内容写入到该内存单元中。使用中。使用SWPSWP可实现信号量操作。可实现信号量操作。 指令格式如下：指令格式如下：SWPcondB Rd,Rm,Rn 其中，其中，B B为可选后缀，若有为可选后缀，若有B B，则交换字节，否则交换，则交换字节，否则交换3232位字；位字；RdRd用用于保存从存储器中读入的数据；于保存从存储器中读入的数据；RmRm的数据用于存储到存储器中，若的数据用于存储到存储器中，若RmRm与与Rn

42、Rn相同，则为寄存器与存储器内容进行交换；相同，则为寄存器与存储器内容进行交换；RnRn为要进行数据交换的存储为要进行数据交换的存储器地址，器地址，RnRn不能与不能与RdRd和和RmRm相同。相同。 2021年10月17日华中科技大学计算机学院36 ARM存储器访问指令存储器访问指令寄存器和存储器交换指令寄存器和存储器交换指令SWPSWP和和SWPBSWPB寄存器和存储器交换指令编码寄存器和存储器交换指令编码指令执行的条件码指令执行的条件码B B用于区别无符号字用于区别无符号字节（节（B B为为1 1）或字（）或字（B B为为0 0）RmRm源寄存器源寄存器RdRd目标寄存器目标寄存器RnR

43、n为基址寄存器为基址寄存器SWPSWP指令应用示例：指令应用示例：SWPR1,R1,R0; ;将将R1R1的内容与的内容与R0R0指向的存储单元的内容进行交换指向的存储单元的内容进行交换 SWPBR1,R2,R0; ;将将R0R0指向的存储单元内的容读取一字节数据到指向的存储单元内的容读取一字节数据到R1R1中中; ;( (高高2424位清零位清零) )，并将，并将R2R2的内容写入到该内存单元中的内容写入到该内存单元中; ;( (最低字节有效最低字节有效) ) 2021年10月17日华中科技大学计算机学院373.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集ARM数据处理指令数据处理指令 数据

44、处理指令大致可分为数据处理指令大致可分为3 3类：类： 数据传送指令；数据传送指令；算术逻辑运算指令；算术逻辑运算指令；比较指令。比较指令。 数据处理指令只能对寄存器的内容进行操作，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。所有而不能对内存中的数据进行操作。所有ARMARM数据处数据处理指令均可选择使用理指令均可选择使用S S后缀，并影响状态标志。后缀，并影响状态标志。 2021年10月17日华中科技大学计算机学院38 ARM数据处理指令数据处理指令指令编码指令编码指令执行的条件码指令执行的条件码I I用于区别立即数（用于区别立即数（I I为为1 1）和寄存器移位）

45、和寄存器移位（I I为为0 0）opcodeopcode数据处理指数据处理指令操作码令操作码第二操作数第二操作数RdRd目标寄存器目标寄存器RnRn第一操作数寄存器第一操作数寄存器S S设置条件码，与指令设置条件码，与指令中的中的S S位对应位对应带进位加法带进位加法ADCADC01010101带进位减法指令带进位减法指令SBCSBC01100110带进位逆向减法指令带进位逆向减法指令RSCRSC01110111位测试指令位测试指令TSTTST10001000相等测试指令相等测试指令TEQTEQ10011001比较指令比较指令CMPCMP10101010负数比较指令负数比较指令CMNCMN10

46、111011逻辑或操作指令逻辑或操作指令ORRORR11001100数据传送数据传送MOVMOV11011101位清除指令位清除指令BICBIC11101110数据非传送数据非传送MVNMVN11111111加法运算指令加法运算指令ADDADD01000100逆向减法指令逆向减法指令RSBRSB00110011减法运算指令减法运算指令SUBSUB00100010逻辑异或操作指令逻辑异或操作指令EOREOR00010001逻辑与操作指令逻辑与操作指令ANDAND00000000说明说明指令助记符指令助记符操作码操作码opcode操作码功能表操作码功能表2021年10月17日华中科技大学计算机学院

47、39助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置MOV Rd,operand2MOV Rd,operand2数据传送数据传送RdRdoperand2 operand2 MOVcondSMOVcondSMVN Rd,operand2MVN Rd,operand2数据非传送数据非传送RdRd(operand2)(operand2)MVNcondSMVNcondS ARM数据处理指令数据处理指令数据传送数据传送2021年10月17日华中科技大学计算机学院40助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置CMP Rn, operand2CMP Rn, operand2比较指令比较指令标志标志N

48、N、Z Z、C C、V VRn-Rn-operand2operand2CMPcondCMPcondCMN Rn, operand2CMN Rn, operand2负数比较指令负数比较指令标 志标 志 N N 、 Z Z 、 C C 、V VRn+operand2Rn+operand2CMNcondCMNcondTST Rn, operand2TST Rn, operand2位测试指令位测试指令标志标志N N、Z Z、C C、V VRn & Rn & operand2operand2TSTcondTSTcondTEQ Rn, operand2TEQ Rn, operand2相等测试指令相等测试指

49、令标志标志N N、Z Z、C C、V VRn Rn operand2operand2TEQcondTEQcond ARM数据处理指令数据处理指令比较指令比较指令2021年10月17日华中科技大学计算机学院41助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置CMP Rn, operand2CMP Rn, operand2比较指令比较指令标志标志N N、Z Z、C C、V VRn-Rn-operand2operand2CMPcondCMPcondCMN Rn, operand2CMN Rn, operand2负数比较指令负数比较指令标 志标 志 N N 、 Z Z 、 C C 、V VRn+ope

50、rand2Rn+operand2CMNcondCMNcondTST Rn, operand2TST Rn, operand2位测试指令位测试指令标志标志N N、Z Z、C C、V VRn & Rn & operand2operand2TSTcondTSTcondTEQ Rn, operand2TEQ Rn, operand2相等测试指令相等测试指令标志标志N N、Z Z、C C、V VRn Rn operand2operand2TEQcondTEQcond ARM数据处理指令数据处理指令比较指令比较指令 负数比较指令负数比较指令CMNCMN指令使用寄存器指令使用寄存器RnRn的值加上的值加上o

51、perand2operand2的值，的值，根据操作的结果更新根据操作的结果更新CPSRCPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应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：的条件标志来判断是否执行。指令格式如下： CMNcondRn, operand2 应用示例：应用示例： CMNR0,#1 ; R0+1; R0+1，判断，判断R0R0是否为是否为-1 -1的补码的补码; ;如果是，则设置如果是，则设置Z Z标志位标志位2021年10月17日华中科技大学计算机学院42助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置CMP Rn, operand2C

52、MP Rn, operand2比较指令比较指令标志标志N N、Z Z、C C、V VRn-Rn-operand2operand2CMPcondCMPcondCMN Rn, operand2CMN Rn, operand2负数比较指令负数比较指令标 志标 志 N N 、 Z Z 、 C C 、V VRn+operand2Rn+operand2CMNcondCMNcondTST Rn, operand2TST Rn, operand2位测试指令位测试指令标志标志N N、Z Z、C C、V VRn & Rn & operand2operand2TSTcondTSTcondTEQ Rn, operan

53、d2TEQ Rn, operand2相等测试指令相等测试指令标志标志N N、Z Z、C C、V VRn Rn operand2operand2TEQcondTEQcond ARM数据处理指令数据处理指令比较指令比较指令 负数比较指令负数比较指令CMNCMN指令使用寄存器指令使用寄存器RnRn的值加上的值加上operand2operand2的值，的值，根据操作的结果更新根据操作的结果更新CPSRCPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应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：的条件标志来判断是否执行。指令格式如下： CMNcondRn, oper

54、and2注意注意：CMNCMN指令与指令与ADDSADDS指令的区别在于指令的区别在于CMNCMN指令不保存运算结果。指令不保存运算结果。CMNCMN指令可用于负数比较，比如指令可用于负数比较，比如CMN R0,#1CMN R0,#1指令则表示指令则表示R0R0与与-1 -1比较，若比较，若R0R0为为-1(-1(即即1 1的补码的补码) )，则，则Z Z置位；否则置位；否则Z Z复位。复位。 2021年10月17日华中科技大学计算机学院433.2 指令集介绍指令集介绍nARM指令集指令集乘法指令乘法指令 ARM7TDMIARM7TDMI具有三种乘法指令，分别为：具有三种乘法指令，分别为：32

55、323232位乘法指令；位乘法指令；3232 32 32位乘加指令；位乘加指令；3232 32 32位结果为位结果为6464位的乘位的乘/ /乘加指令。乘加指令。2021年10月17日华中科技大学计算机学院44 ARM指令指令乘法指令乘法指令乘法指令编码乘法指令编码指令执行的条件码指令执行的条件码OpcodeOpcode乘法指令操乘法指令操作码作码S S设置条件码，与指设置条件码，与指令中的令中的S S位对应位对应RmRm为被乘数寄存器为被乘数寄存器Rn/RdLoRn/RdLo为为MLAMLA指令相指令相加的寄存器或加的寄存器或6464位乘法位乘法指令的目标寄存器（低指令的目标寄存器（低323

56、2位）位）Rn/RdHiRn/RdHi为目标寄存为目标寄存器或器或6464位乘法指令位乘法指令的目标寄存器（高的目标寄存器（高3232位）位）RsRs为乘数寄存器为乘数寄存器64位有符号乘加指令位有符号乘加指令SMLAL11164位有符号乘法指令位有符号乘法指令SMULL11064位无符号乘加指令位无符号乘加指令UMLAL10164位无符号乘法指令位无符号乘法指令UMULL10032位乘加指令位乘加指令MLA00132位乘法指令位乘法指令MUL000说明说明指令助记符指令助记符操作码操作码opcode操作码功能表操作码功能表2021年10月17日华中科技大学计算机学院45助记符助记符说明说明操

57、作操作条件码位置条件码位置MUL Rd,Rm,RsMUL Rd,Rm,Rs3232位乘法指令位乘法指令RdRdRmRm* *Rs (RdRs (RdRm)Rm)MULcondSMULcondSMLA Rd,Rm,Rs,RnMLA Rd,Rm,Rs,Rn3232位乘加指令位乘加指令RdRdRmRm* *Rs+Rn (RdRs+Rn (RdRm)Rm)MLAcondSMLAcondSUMULL RdLo,RdHi,Rm,RsUMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs6464位无符号乘法指令位无符号乘法指令(RdLo,RdHi) (RdLo,RdHi) RmRm* *Rs Rs UMULLcondS

58、UMULLcondSUMLAL RdLo,RdHi,Rm,RsUMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs6464位无符号乘加指令位无符号乘加指令(RdLo,RdHi) (RdLo,RdHi) RmRm* *Rs+(RdLo,RdHi)Rs+(RdLo,RdHi)UMLALcondSUMLALcondSSMULL RdLo,RdHi,Rm,RsSMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs6464位有符号乘法指令位有符号乘法指令(RdLo,RdHi) (RdLo,RdHi) RmRm* *RsRsSMULLcondSSMULLcondSSMLAL RdLo,RdHi,Rm,RsSMLAL RdLo,

59、RdHi,Rm,Rs6464位有符号乘加指令位有符号乘加指令(RdLo,RdHi) (RdLo,RdHi) RmRm* *Rs+(RdLo,RdHi)Rs+(RdLo,RdHi)SMLALcondSSMLALcondS ARM指令指令乘法指令乘法指令2021年10月17日华中科技大学计算机学院46助记符助记符说明说明操作操作条件码位置条件码位置MUL Rd,Rm,RsMUL Rd,Rm,Rs3232位乘法指令位乘法指令RdRdRmRm* *Rs (RdRs (RdRm)Rm)MULcondSMULcondSMLA Rd,Rm,Rs,RnMLA Rd,Rm,Rs,Rn3232位乘加指令位乘加指令

60、RdRdRmRm* *Rs+Rn (RdRs+Rn (RdRm)Rm)MLAcondSMLAcondSUMULL RdLo,RdHi,Rm,RsUMULL RdLo,RdHi,Rm,Rs6464位无符号乘法指令位无符号乘法指令(RdLo,RdHi) (RdLo,RdHi) RmRm* *Rs Rs UMULLcondSUMULLcondSUMLAL RdLo,RdHi,Rm,RsUMLAL RdLo,RdHi,Rm,Rs6464位无符号乘加指令位无符号乘加指令(RdLo,RdHi) (RdLo,RdHi) RmRm* *Rs+(RdLo,RdHi)Rs+(RdLo,RdHi)UMLALcond