嵌入式系统教学课件：33thumb指令集.pptVIP

Thumb指令集 （一）Thumb指令集特点 Thumb指令集是ARM指令集压缩形式的子集，所有Thumb指令均有对应的ARM指令。 采用16位二进制编码，代码密度小。 执行Thumb指令时，先动态解压缩，然后作为标准的ARM指令执行。 如何区分指令流取决于CPSR的第5位（位T）。 大多数Thumb数据处理指令采用2地址格式。 由于16位的限制，移位操作变成单独指令。 Thumb指令集没有协处理器指令、单寄存器交换指令、乘加指令、64位乘法指令以及程序状态寄存器处理指令，而且指令的第2操作数受到限制。 除了分支指令B有条件执行功能外，其他指令均为无条件执行。 Thumb是一个不完整的体系结构，不能指望处理器只执行Thumb代码而不支持ARM指令集。 （二）状态切换 1、ARM状态进入Thumb状态的方法 执行带状态切换的转移指令BX。若BX指令指定的寄存器的最低位为1，则将T置位，并将程序计数器切换为寄存器其他位给出的地址。 BX R0 ；若R0最低位为1，则转入Thumb状态 异常返回也可以将微处理器从ARM状态转换为Thumb状态。通常这种指令用于返回到进入异常前所执行的指令流，而不是特地用于转换到Thumb模式。 MOV PC，LR ；当返回地址保存在LR时 STMFD SP!,{registers,LR} ;当返回地址保存在堆栈时,进 入异常后将R14入栈，假设异常 前执行的是Thumb指令，PC保存 于LR中 …… …… ; LDMFD SP!,{registers,PC} ;返回指令 2、 Thumb状态进入ARM状态的方法 执行Thumb指令中的交换转移BX指令可以显式地返回到ARM指令流。 利用异常进入ARM指令流。 （三）Thumb指令寄存器的使用 Thumb-ARM相似处： Load/Store结构。 支持8位字节、16位半字和32位字数据类型，半字以两字节边界对准，字以4字节边界对准。 Thumb-ARM差异处： 大多数Thumb指令是无条件执行的，所有ARM指令都是条件执行的。 许多Thumb数据处理指令采用2地址格式（目的寄存器与一个源寄存器相同），ARM数据处理指令大多采用3地址格式。 ADD R0，R1 由于采用高密度编码，Thumb指令格式没有ARM指令格式规则。 （四）Thumb转移指令 Thumb转移指令用于： 向后转移形成循环； 条件结构向前转移； 转向子程序； 处理器从Thumb状态切换到ARM状态。 程序相对转移，特别是条件转移与在ARM状态下相比，在范围上有更多的限制，转向子程序只能是无条件转移。 Thumb转移指令包括：B；BL；BX；BLX ①B指令——目标为Thumb代码 格式1：B 条件码 Label Lable:程序相对偏移表达式，多为同一代码块中的地址标号。 编码结构：-256~+256 格式2：B Label编码结构：±2KB ②BL指令——目标为Thumb代码 格式：BL Label 编码结构： ±4M ③BX指令——目标为Thumb代码或ARM代码 格式： BX Rm 编码结构： ④BLX指令 格式1：BLX Label ——目标为ARM代码 （五）堆栈指令 功能：低寄存器和可选的LR进栈。低寄存器和可选的PC出栈。 格式： POP { Reglist { , PC}} PUSH { Reglist { , LR}} 其中：Reglist 低寄存器范围的、用逗号隔开的列表。 注释： 1．Thumb堆栈是满递减堆栈，向下增长，且SP指向堆栈的最后入口。 2．寄存器以数字顺序存储在堆栈中。最低数字的寄存器其地址最低。 3．POP{reglist,PC}这条指令引起处理器转移到从堆栈弹出给PC的地址。这通常是从子程序返回，其中LR在子程序开头压进堆栈。 4．指令采用基址回写，因此基址寄存器不应出现在 寄存器列表中。 条件码标志 这些指令不影响条件码标志 例: PUSH {R0,R4-R7} ；R0、R4~R7进栈 PUSH {R0,LR} POP {R2,R5} POP {R0-R7,PC} ；出栈并从子程序返回 （六）寄存器读取和存储指令 单寄存器读取和存储 Thumb单寄存器传送类指令是ARM单寄存器传送类指令的一个子集，和ARM有相同的指令格式。 多寄存器读取和存储指令 Thumb多寄存器传送类指令和ARM有相同的指令格式