7ARM指令集特点、寻址方式及指令分类详解习题4.ppt

2008年3月28日 南京大学计算机系 第4章 ARM指令集 主要介绍以下内容： ARM指令集的基本特点 与Thumb指令集的区别 与x86处理器的区别 ARM指令格式 ARM寻址方式 ARM指令集分类详解 4.6 ARM处理器的寻址方式和指令系统 ARM指令集和Thumb指令集具有以下共同点： ⒈较多的寄存器，可以用于多种用途。 ⒉对存储器的访问只能通过Load/Store指令。 两种指令集的差异特征在下页给出 ARM指令集和Thumb指令集 的不同点 ARM指令集与x86指令集的主要不同点 ARM指令集 规整指令格式 即：正交指令格式 三地址指令 由指令的附加位决定运算完毕后是否改变状态标志 状态标志位只有4位 有两种指令密度 无整数除法指令 大多数ARM指令都可以条件执行 有适合DSP处理的乘加指令 Load/Store访存体系结构 x86指令集 非规整指令格式 即：非正交指令格式 二地址指令 指令隐含决定运算完毕后是否改变状态标志 状态标志位有6位 单一指令密度 有整数除法指令 专用条件判断指令进行程序分支 没有适合DSP处理的乘加指令 运算指令能够访问存储器 4.6.2 ARM指令集的编码格式和语法 一条典型的ARM指令语法如下所示： opcode{cond}{S} Rd, Rn {,Operand2} 其中： opcode 是指令助记符，决定了指令的操作。 例如：ADD表示算术加操作指令。 {cond} 是指令执行的条件，可选项。 {S} 决定指令的操作是否影响CPSR的值，可选项。 Rd 表示目标寄存器，必有项。 Rn 表示包含第1个操作数的寄存器，当仅需要一个源操作数时可省略。 Operand2 表示第2个操作数，可选项。 第2操作数有两种格式：#immed_8r，Rm{, Shift} ARM数据处理指令中第2操作数编码格式图解 灵活的第2操作数 立即数型 格式： #32位立即数 也写成#immed_8r #32位立即数是取值为数字常量的表达式，并不是所有的32位立即数都是有效的。 有效的立即数很少。它必须由一个8位的立即数循环右移偶数位得到。原因是32位ARM指令中条件码和操作码等占用了一些必要的指令码位，32位立即数无法编码在指令中。 举例： ADD r3, r7, #1020 ;#immed_8r型第2操作数, ;1020是0xFF循环右移30位后生成的32位立即数 ;推导：1020=0x3FC=0x000003FC 灵活的第2操作数（续1） 数据处理指令中留给Operand2操作数的编码空间只有12位，需要利用这12位产生32位的立即数。其方法是：把指令最低8位（bit[7:0]）立即数循环右移偶数次，循环右移次数由2*bit[11:8] （bit[11:8]是Operand2的高4位）指定。 例如：MOV R4, #0x8000000A ;其中的立即数#0x8000000A是由8位的0xA8循环右移0x4位得到。 又例如：MOV R4, #0xA0000002 ;其中的立即数#0xA0000002是由8位的0xA8循环右移0x6位得到。 灵活的第2操作数（续2） 寄存器移位型 格式：Rm{, shift} Rm是第2操作数寄存器，可对它进行移位或循环移位。shift用来指定移位类型（LSL，LSR，ASR，ROR或RRX）和移位位数。其中移位位数有两种表示方式，一种是5位立即数（#shift），另外一种是位移量寄存器Rs的值。参看下面的例子。例子中的R1是Rm寄存器。 ADD R5, R3, R1, LSL #2 ;R5←R3+R1*4 ADD R5, R3, R1, LSL R4 ;R5←R3+R1*2R4 ;R4是Rs寄存器，Rs用于计算右移次数 寄存器移位方式生成的第2操作数Rm{, shift} 将寄存器的移位结果作为操作数，但Rm值保存不变，移位方法如下： ASR # n ;算术右移n位(1≤n≤32)。 LSL # n ;逻辑左移n位(1≤n≤31)。 LSR # n ;逻辑右移n位(1≤n≤32)。 ROR # n ;循环右移n位(1≤n≤31)。 RRX ;带扩展的循环右移1位。 寄存器位移方式生成第2操作数应用举例 ADD R1, R1, R1, LSL # 3 ;R1=R1*9，因为R1← R1+R1*8。 SUB R1, R1, R2, LSR # 2 ;R1＝R1－R2÷4， ;因为R2右移2位相当于R2除以4。 EOR R11, R12, R3, ASR #5 ;R11= R12⊕(R3÷32) ;第2操作数是R3的内容除以32 指令的条件执行 大多数ARM指令可包含一个可选的