處理器寄存器和匯編指令系統(tǒng)

1、ARM處理器寄存器和匯編指令系統(tǒng) 1.ARM的處理器模式 北京白癜風醫(yī)院 整理分享ARM體系結(jié)構(gòu)支持7種處理器模式，分別是：用戶、FIQ、IRQ、管理、中止（abort）、未定義和系統(tǒng)模式。除了用戶模式外，其余都稱之為特權(quán)模式。除了用戶和系統(tǒng)模式外，其余都稱之為異常模式。 2.ARM的存儲器組織ARM處理器總共有37個寄存器：包括31個通用寄存器、包括程序計數(shù)器（PC）、和6個狀態(tài)寄存器。這些寄存器在不同模式下，不能被同時看到，有些名稱是重疊的。分為三類：不分組寄存器，分組寄存器和程序計數(shù)器1）不分組寄存器R0R7所有的處理模式下、它們都是訪問同一個寄存器，因此只有8個不分組寄存器。

2、2）分組寄存器R8R14每一個訪問的物理寄存器取決于當前的處理器模式，有些是共用的，而有些事分離的。具體可以查詢相關(guān)資料。R13就是堆棧寄存器SP，而R14就是鏈接寄存器LR3）程序計數(shù)器R15在ARM狀態(tài)PC的位1:0為0，而在Thumb狀態(tài)，位0為0.4）程序狀態(tài)寄存器CPSR和程序狀態(tài)保存寄存器SPSRCPSR只有一個，代表了當前的程序狀態(tài)。而每個異常模式都有獨立的一個SPSR，用于保存CPSR的狀態(tài)。131  30  29  28        &

3、#160;                        8  7  6  5    4    3   2   1   0 2 N 

4、;  Z  C    V           DNM(RAZ)              I  F  T   M4 M3  M2 M1 M0 3.AR

5、M的常用匯編指令1）基本尋址方式包括有寄存器尋址、立即尋址、寄存器移位尋址、寄存器間尋址、變址尋址、多寄存器尋址、堆棧尋址、塊復制尋址和相對尋址2）條件執(zhí)行幾乎所有的ARM指令都可以包含一個可選的條件碼，句法中以cond來標識?？捎玫臈l件碼如下面所示。幾乎所有的ARM數(shù)據(jù)處理指令均可以根據(jù)執(zhí)行結(jié)果來選擇是否更新條件碼標志，即在指令中包含后綴S。 1操作碼31:28      助記符后綴   標 志       

6、60;          含義 20000                 EQ             Z置位         

7、        相等 30001                 NE             Z清零           

8、60;     不等 40010                 CS/HS        C置位                 大于或等于（無符號>=

9、） 50011                 CC/LO        C清零                 小于（無符號<） 60100   

10、60;             MI             N置位                  負 70101      

11、           PL             N清零                  正或零 80110       &#

12、160;         VS            V置位                  溢出 90111          

13、;       VC            V清零                  未溢出101000             

14、    HI            C置位且Z清零        大于（無符號>）111001                 LS       

15、;     C清零或Z置位        小于或等于（無符號<=）121010                GE             N和V相同    

16、60;        帶符號>=131011                LT             N和V不同           

17、60;  帶符號<141100                GT            Z清零且N和V相同     帶符號>151101          

18、      LE             Z置位或N和V不同     帶符號<=161110                AL        

19、     任何                     總是（通常省略）  3）存儲器訪問指令3.1）LDR和STR（字與無符號字節(jié)）語法如下1op cond B T Rd, Rn2op cond B Rd, Rn, Flexoffset&

20、#160;!  /前索引偏移3op cond B Rd, label4op cond B T Rd, Rn, Flexoffset /后索引偏移其中：op 是操作碼即指令LDR或STR。cond 就是上面所說的條件碼，因此指令可以變成LDREQ或STRNE類似的名稱，表示滿足某些條件時該條指令才會執(zhí)行。B 可選后綴，表示傳送Rd的最低有效字節(jié)，就是所謂的無符號字節(jié)傳送，字節(jié)加載的時候是用'0'來擴展到32位的。T 可選后綴，即使處理器是在特權(quán)模式下，存儲系統(tǒng)也將訪問看成

21、是處理器在用戶模式下。不能和前索引偏移一起使用。Rd 用于加載或存儲的ARM寄存器Rn 存儲器的基址寄存器。若指令是帶寫回的前索引或后索引（后索引都是寫回的），則Rd和Rn不能相同F(xiàn)lexoffset 加到Rn上的靈活的偏移量label 程序相對偏移表達式。label必須是當前指令的+-4KB范圍內(nèi)! 可選后綴，前索引寫回標志，若Rn是R15，則不能用后綴!Flexoffset的句法包括下面兩種 1#expr 2- Rm , shift      - 是可選符號，表示從Rn中減去偏移量

22、，否則是加   expr 表達式，取值范圍-4095+4095的整數(shù)   Rm 內(nèi)含偏移量的寄存器。Rm不允許是R15   shift Rm的可選移位方法，可以是下列形式的任何一種       ASR n算術(shù)右移n位（1<=n<=32）       LSL n邏輯左移n位（0<=n<=31）     &#

23、160; LSR n邏輯右移n位（1<=n<=32）       ROR n循環(huán)右移n位（1<=n<=31）       RRX 循環(huán)右移1位，帶擴展 3.2）LDR和STR（半字和帶符號字節(jié)）語法如下：1op cond type Rd, Rn2op cond type Rd, Rn, offset !3

24、op cond type Rd, label4op cond type Rd, Rn, offset其中：type 必須是以下所列其中之一    SH 對帶符號半字（僅LDR）    H 對無符號半字    SB 對帶符號字節(jié)（僅LDR）label 程序相對偏移表達式。必須是當前指令+-255字節(jié)范圍offset 加在Rn上的偏移量，可以是以下兩種形式之一     #expr&

25、#160;  /值為+-255范圍內(nèi)的整數(shù)。     - Rm 3.3）LDR和STR（雙字）加載兩個相鄰的存儲器和存儲兩個相鄰的寄存器，語法如下：1op cond D Rd, Rn2op cond D Rd, Rn, offset !3op cond D Rd, label4op cond D Rd, Rn, offset其中：Rd 加載或存儲寄

26、存器其中一個，另一個是R(d+1)。但Rd必須是偶數(shù)寄存器，且不能是R14。Rn 除非指令為零偏移，或不帶寫回的前索引，否則Rn不允許與Rd和R(d+1)相同offset 加在Rn上的偏移量label 程序相對偏移表達式。必須是當前指令+-255字節(jié)范圍 3.4）LDM和STM 加載多個寄存器或存儲多個寄存器，可以傳送R0R15的任何組合1op cond mode Rn!, reglist其中：mode是下列情況中之一：    IA 每次傳送后地址加1    IB 每次傳送前地址加1&

27、#160;   DA 每次傳送后地址減1    DB 每次傳送前地址減1    FD 滿遞減堆棧    ED 空遞減堆棧    FA 滿遞增堆棧    EA 空遞增堆棧Rn 基址寄存器，傳送數(shù)據(jù)的初始地址。不允許是R15! 可選后綴。若有!，則最后的地址寫回Rnreglist 加載或存儲的寄存器列表 可以寫出如下形式      R0, R2, R9  

28、60;   R3-R6, R11, R12      R0, R4-R7, LR 3.4) SWP 在寄存器和存儲器之間進行數(shù)據(jù)交換。1SWP cond B Rd, Rm, Rn其中：B 可選后綴。若有B，則是交換字節(jié)，否則交換字Rd 數(shù)據(jù)從存儲器加載到RdRm Rm的內(nèi)容存儲到存儲器。如果Rm和Rd的相同，則是交換寄存器和存儲器的內(nèi)容Rn Rn的內(nèi)容指定要進行數(shù)據(jù)交換的存儲器的地址。 Rn必須和Rm和Rd不同 4）ARM數(shù)據(jù)處理指令4.1）靈活

29、的第二操作數(shù)，在數(shù)據(jù)處理指令中會經(jīng)常出現(xiàn)第二操作數(shù)，即Operand2，它有如下的兩種可能形式。1# immed_8r2Rm, shift其中：immed_8r 取值為數(shù)字常量的表達式。常量必須對應8位位圖在32位字中被循環(huán)移位偶數(shù)位(0,2,4,6,.,28,30)后的值              合法的常量有：0xFF,0x104,0xFF0,0xFF000,0xF0000000F等     

30、         非法的常量有：0x101,0x102,0xFF1,0xFF04等Rm   存儲第二操作數(shù)數(shù)據(jù)的寄存器，可以用各種方法對寄存器中的位圖進行移位或循環(huán)移位，操作結(jié)果用于Operand2       但Rm本身不改變。shift  對Rm的可選移位方法，可以是以下方法的任何一種       ASR n算術(shù)右移n位（1<=n<=32）&

31、#160;      LSL n邏輯左移n位（0<=n<=31）       LSR n邏輯右移n位（1<=n<=32）       ROR n循環(huán)右移n位（1<=n<=31）       RRX 循環(huán)右移1位，帶擴展      &#

32、160;  type Rs 其中type為上面ASR、LSL、LSR、ROR中的一種；Rs為提供移位量的寄存器，僅使用最低有效字節(jié)4.2）ADD、SUB、RSB、ADC、SBC和RSC1op cond S Rd, Rn, Operand2其中：op    是上面眾多指令中的一個S      可選后綴，會根據(jù)結(jié)果來更新條件碼標志Rd     結(jié)果寄存器Rn     保存第一操作數(shù)

33、的寄存器Operand2   第二操作數(shù) ADD 表示Rn加Operand2的值存到RdSUB 表示Rn減去Operand2RSB 表示Operand2減去RnADC 將Rn和Operand2相加后再加上進位標志SBC 從Rn的值中減去Operand2的值，若進位標志是清零的，則結(jié)果減去1RSC 從Operand2中減去Rn的值，若進位是清零的，則結(jié)果減去14.3）AND、ORR、EOR和BIC1op cond S Rd, Rn, Operand2其中：AND是與、ORR是或、EOR是異或和BIC是位清零都是Rn和

34、Operand2中的值做處理，然后結(jié)果保存在Rd中BIC 用于將Rn中的位于Operand2中相應位的反碼，進行與操作。4.3）MOV和MVN 傳送與傳送非1MOV cond S Rd,Operand22MVN cond S Rd,Operand2MOV將Operand2中的值拷貝到Rd中而MVN將Operand2的值進行按位邏輯非之后再傳送到Rd4.4）CMP和CMN 比較與比較反值1CMP cond Rn, Operand22CMN cond Rn, Operand2CM

35、P比較大小，從Rn中減去Operand2的值，但丟棄結(jié)果，更新標志位，指令的主要目的是更新標志位CMN是將Rn和Operand2相加，丟棄結(jié)果再更新標志位。4.5）TST和TEQ 測試和測試相等1TST cond Rn, Operand22TEQ cond Rn, Operand2TST對Rn和Operand2的值進行按位與操作，更新標志位，丟棄結(jié)果TEQ對Rn和Operand2的值進行異或操作，更新標志位，丟棄結(jié)果4.6）CLZ 前導零計數(shù)1CLZ cond Rd, RmRd 結(jié)果寄存器，不允許是R15

36、Rm 操作數(shù)寄存器。CLZ對Rm中的前導零的個數(shù)進行計數(shù)，結(jié)果放在Rd中，若Rm全為0，則結(jié)果為32     若位31是1，則結(jié)果為04.7）MUL和MLA 乘法和乘加運算1MUL cond S Rd,Rm,Rs2MLA cond S Rd,Rm,Rs,Rn其中：Rd    結(jié)果寄存器，不能使R15Rm,Rs,Rn  操作寄存器，不能是R15，Rd不能和Rm相同MUL   將Rm和Rs相乘，并將最低有效32位結(jié)果放在Rd中MLA

37、0;  將Rm和Rs相乘，再加上Rn的值，將最低有效32位結(jié)果放在Rd中4.8）UMULL、UMLAL、SMULL和SMLAL 無符號和帶符號長整數(shù)乘法和乘加，結(jié)果是64位1op condS RdLo,RdHi,Rm,Rs其中：RdLo和RdHi  是結(jié)果寄存器Rm和Rs  是操作數(shù)寄存器UMULL 將Rm和Rs中的值解釋為無符號整數(shù)。將兩數(shù)相乘，并將結(jié)果的最低32位放RdLo中，高32位放RdHi中UMLAL 將Rm和Rs中的值解釋為無符號整數(shù)。將兩數(shù)相乘，并將結(jié)果加回到RdLo和RdHi的64位無符號整數(shù)上。SMULL 將Rm和Rs中的值解釋為有符號補碼整數(shù)。將兩數(shù)相乘，并將結(jié)果的最低32位放RdLo中，高32位放RdHi中SMLAL 將Rm和Rs中的值解釋為有符號補碼整數(shù)。并將結(jié)果加回到RdLo和RdHi的64位無符號整數(shù)上。 5）ARM轉(zhuǎn)移指令5.1）B和BL 跳轉(zhuǎn)指令1B cond label2BL cond label其中：label  是程序相對偏移表達式。兩條指令都會令程序轉(zhuǎn)移到label上，而BL還會將原來的下一條指令地址保存在R14上&