ARM指令集

ARM指令集

ARM指令集概述

ARM七种寻址方式

一、指令系统

 指令是规定计算机进行某种操作的命令

计算机能够执行的各种指令的集合称为指令系统

ARM指令集是32位的，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

ARM指令集是以32位二进制编码的方式给出的，大部分的指令编码中定义了第一操作数、第二操作数、目的操作数、条件标志影响位以及每条指令所对应的不同功能实现的二进制位

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

ARM指令集可以分为六大类，分别为：

     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

各指令都按照一定的寻址方式存储数据

目前ARM指令系统支持7种常见的寻址方式

立即数寻址方式

寄存器寻址方式

寄存器间接寻址

基址加变址寻址

多寄存器寻址

相对寻址

堆栈寻址

立即数寻址也叫立即寻址，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

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”

寄存器寻址就是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

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

寄存器间接寻址就是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

LDR R0，[R1] ；    R0←[R1] 

指令将以R1的值为地址的存储器中的数据传送到R0中

STR R0，[R1] ；    [R1]←R0 

指令将R0的值传送到以R1的值为地址的存储器中

基址变址寻址就是将寄存器（该寄存器一般称作基址寄存器）的内容与指令中给出的地址偏移量相加，从而得到一个操作数的有效地址。

变址寻址方式常用于访问某基地址附近的地址单元

LDR R0，[R1，＃4] ；R0←[R1＋4]

指令中，将寄存器R1的内容加上4形成操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器R0中

LDR R0，[R1]，＃4 ；R0←[R1]、R1←R1＋4

指令中，以寄存器R1的内容作为操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器R0中，然后，R1的内容自增4个字节

LDR R0，[R1，R2] ；R0←[R1＋R2] 

指令中，将寄存器R1的内容加上寄存器R2的内容形成操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器R0中

LDR R0，[R1，＃4]！;R0←[R1＋4]、R1←R1＋4

指令中，将寄存器R1的内容加上4形成操作数的有效地址，从而取得操作数存入寄存器R0中，然后，R1的内容自增4个字节。

 “！”表明指令在完成数据传送后应该更新基址寄存器

采用多寄存器寻址方式，一条指令可以完成多个寄存器值的传送。

这种寻址方式可以用一条指令完成传送最多16个通用寄存器的值。

LDMIA R0，{R1，R2，R3，R4}; 

  R1←[R0]；R2←[R0＋4]；R3←[R0＋8]；R4←[R0＋12]

该指令的后缀“IA”表示在每次执行完加载/存储操作后，R0按字长度增加，因此，指令可将连续存储单元的值传送到R1～R4

与基址变址寻址方式相类似

相对寻址以程序计数器PC的当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏移量，将两者相加之后得到操作数的有效地址

以下程序段完成子程序的调用和返回，跳转指令BL采用了相对寻址方式：

      BL NEXT         ；跳转到子程序NEXT处执行 

      ⋯⋯ 

   NEXT： 

        ⋯⋯ 

        MOV PC，LR  ；从子程序返回

堆栈是一种数据结构，按先进后出（First In Last Out，FILO）的方式工作，使用一个称作堆栈指针的专用寄存器指示当前的操作位置，堆栈指针总是指向栈顶

根据进行栈操作时，栈顶指针处的数据情况可分为

当堆栈指针指向最后压入堆栈的数据时，称为满堆栈

当堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置时，称为空堆栈

根据堆栈的生成方式，又可以分为递增堆栈和递减堆栈

当堆栈由低地址向高地址生成时，称为递增堆栈

当堆栈由高地址向低地址生成时，称为递减堆栈

ARM微处理器支持这四种类型的堆栈工作方式，即：

   －满递增堆栈：堆栈指针指向最后压入的数据，且由低地址向高地址生成

   －满递减堆栈：堆栈指针指向最后压入的数据，且由高地址向低地址生成

   －空递增堆栈：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

   －空递减堆栈：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