ARM汇编的必知必会.doc

ARM 汇编的必知必会无论是体系结构还是指令集，大家或多或少都应该对X86汇编有些了解，而对于嵌入式领域已被广泛采用的ARM 处理器，了解的可能并不多。如果你有兴趣从事嵌入式方面的开发，那么了解一些RISC 体系结构和ARM汇编的知识还是有必要的。这里，我们找出了这两种体系结构最明显的不同之处，并对此进行介绍，让大家对于RISC体系结构的汇编有一个基本的了解。首先，我们就来看一看基于RISC的ARM的体系结构。基于RISC 的ARM CPUARM是一种RISC体系结构的处理器芯片。和传统的CISC体系结构不同，RISC 有以下的几个特点： 简洁的指令集——为了保证CPU可以在高时钟频率下单周期执行指令，RISC指令集只提供很有限的操作（例如add,sub，mul等），而复杂的操作都需要由这些简单的指令来组合进行模拟。并且，每一条指令不仅执行时间固定，其指令长度也是固定的，这样，在译码阶段就可以对下一条指令进行预取。 Load-Store 结构——这个应该是RISC 设计中比较有特点的一部分。在RISC 中，CPU并不会对内存中的数据进行操作，所有的计算都要求在寄存器中完成。而寄存器和内存的通信则由单独的指令来完成。而在CSIC中，CPU是可以直接对内存进行操作的，这也是一个比较特别的地方。 更多的寄存器——和CISC 相比，基于RISC的处理器有更多的通用寄存器可以使用，且每个寄存器都可以进行数据存储或者寻址。???? 当然，作为RISC 领域最成功的处理器，ARM也遵从上面的特点。这里，我们不妨来看一看在user 模式下，ARM处理器的体系结构，这对于我们了解其汇编语言是有好处的。而其它模式下只是有一些寄存器分组略有不同，大家可以在ARM的手册上查到。这里要说明的是，尽管ARM处理器也支持16位指令，不过在下文中，我们都假定ARM处理器在32 位模式下工作。?图1：user模式下ARM处理器体系结构????? 从图1中我们看到，在user 模式下，ARM CPU 有16个数据寄存器，被命名为r0~r15(这个要比x86的多一些)。r13~r15有特殊用途，其中： r13 - 指向当前栈顶，相当于x86的esp,这个东西在汇编指令中要用sp 表示 r14 - 称作链接寄存器，指向函数的返回地址。用lr表示，这和x86将返回地址保存在栈中是不同的 r15 - 类似于x86的eip，其值等于当前正在执行的指令的地址+8(因为在取址和执行之间多了一个译码的阶段)，这个用pc表示????? 另外，ARM处理器还有一个名为cspr的寄存器，用来监视和控制内部操作，这点和x86 的状态寄存器是类似的。具体的内容就用到再说了。ARM 指令集ARM处理器可以支持3种指令集——ARM，Thumb和Jazelle。采用那种指令集，由cspr中的标志位来决定。大体说来： ARM——这是ARM自身的32 位指令集 Thumb ——这是一个全16 位的指令集，在16 位外部数据总线宽度下，这个指令集的效率要比32 位的ARM指令高一些。 Jazelle ——这是一个8位指令集，用来加速Java字节码的执行????? 整个ARM指令集由数据处理指令、分支指令、Load-Store指令、程序中断指令和一些系统控制指令构成，除了Load-Store指令外，其他部分和x86指令集是比较类似的。但和x86相比，ARM指令最显著的特点它们都是32-bit 定长的。另外，由于arm是基于RISC指令集的，所以CPU只处理在寄存器中的数据并通过独立的load-store指令在内存和寄存器之间进行数据的传递。?????? 在使用方面，ARM指令的格式也要比Intel的复杂些。一般说来，一条ARM指令有如下的形式：Instruction {S} [Rd], [Rn], [Rm]其中：* {S} —— 加上这个后缀的指令会更新cpsr 寄存器* [Rd] —— 目的寄存器* [Rn]/[Rm] —— 源寄存器一般来说，arm 指令有3个操作数，其中Rm寄存器在执行指令前可以进入桶形移位器进行移位操作，而Rn则会直接进入ALU 单元。如果一条arm 指令只有2 个操作数，那么源寄存器按照Rm 来处理。例如，一条加法指令：add r0, r1, #1就会把r1+1的结果存放到r0中。????? 在熟悉了基本的汇编格式后，读者就可以自行去查询基本的ARM汇编指令了，下面，我们找出ARM中比较有特色部分——Load-Store指令结构，它是CPU 和内存进行通信的一个重要媒介。Load-Store 指令体系?????? 由于ARM CPU并不直接处理内存中的数据，这个指令体系就担起了在寄存器和内存之间交换数据的重