文章目录
- 指令格式（重点）
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- [1. 立即数](#1. 立即数)
- [2. 寄存器位移](#2. 寄存器位移)
- 一、数据传送指令
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- [1. MOV指令](#1. MOV指令)
- [2. MVN指令](#2. MVN指令)
- [3. LDR指令](#3. LDR指令)
- 二、数据计算指令
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- [1. ADD指令](#1. ADD指令)
- [1. SUB指令](#1. SUB指令)
- [1. MUL指令](#1. MUL指令)
- 三、位运算指令
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- [1. AND指令](#1. AND指令)
- [2. ORR指令](#2. ORR指令)
- [3. EOR指令](#3. EOR指令)
- [4. BIC指令](#4. BIC指令)
- 四、比较指令
- 五、跳转指令
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- [1. B/BL指令](#1. B/BL指令)
- [2. ldr指令](#2. ldr指令)
- 练习
- 六、内存访问指令
- 七、CPSR/SPSR操作指令
- 八、ARM指令流水线分析及伪指令
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- [1. 最佳流水线](#1. 最佳流水线)
- [2. 内存访问指令流水线](#2. 内存访问指令流水线)
- [3. 分支流水线](#3. 分支流水线)
- [4. ARM伪指令、汇编与C混合编程、Volatile关键字](#4. ARM伪指令、汇编与C混合编程、Volatile关键字)
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- [（1）LDR R0,=0x12345678分析](#（1）LDR R0,=0x12345678分析)
- [（2）LDR R0,=Label 分析](#（2）LDR R0,=Label 分析)
- [（3）LDR R0,Label](#（3）LDR R0,Label)
- [（4）ADR R0,Label分析](#（4）ADR R0,Label分析)
- （5）如何判别代码在实际内存中运行的地址?
指令格式（重点）
1. 立即数
一个常数，该常数必须对应8位位图，即一个8位的常数通过,循环右移偶数位得到该数，该数
数为合法立即数。
在指令中表示方法:#数字，例如：#100
快速判定是否是合法立即数：
- 首先将这个数转换为32bit的16进制形式，例如
218=0xDA=0x000000DA - 除零外，仅有一位数为合法立即数
- 除零外，仅有二位数，并且相邻(包括首尾，如
0x1000000A)的为合法立即数。 - 除零外，仅有三位数，并且相邻(包括中间有0相间，例如
0x10800000，包括首尾相邻
如:0x14000003),这三位数中，最高位取值仅能为1、2、3，最低位取值仅能为4、8、C
中间位0x0~0xF。 这种组合的为合法立即数。
2. 寄存器位移
将寄存器值读取之后，进行移位运算后，作为操作数2参与运算。支持的移位方式如下:
LSL(Logical shift Left)逻辑右移LSR(Logical shift Right)逻辑左移ASR(Arithmetic shift Right)算术右移
c
r0,lsr #4 表示r0 >>4
r0,lsr r1 表示r0 >>r1
#3,LsL #4 错误，只能是寄存器移位，不能是立即数移位一、数据传送指令
1. MOV指令
格式：mov 目标寄存器，操作数2
功能：将操作数2的值赋值给目标寄存器
2. MVN指令
格式:mvn 目标寄存器，操作数2
功能:将操作2取反的值给目标寄存器
3. LDR指令
格式: LDR 目标寄存器,= 数据
功能: 完成任意的数据传送到目标寄存器
注意: 数据前面不能加#，因为此时数据不按立即数来处理
二、数据计算指令
1. ADD指令
格式: add 目标寄存器，操作数1，操作数2
功能: 将操作数1加上操作数2的结果给目标寄存器
1. SUB指令
格式: sub 目标寄存器，操作数1，操作数2
功能: 将操作数1减去操作数2的结果给目标寄存器
1. MUL指令
格式: mul 目标寄存器，操作1，操作2
功能: 将操作数1乘以操作数2的结果存放在目标寄存器
注意：操作数1和操作2必须都是寄存器,并且操作1的寄存器编号不能和目标寄存器一样
三、位运算指令
1. AND指令
格式: and 目标寄存器，操作数1，操作数2
功能: 将操作数1按位与操作数2的结果存放在目标寄存器
2. ORR指令
格式: orr 目标寄存器，操作数1，操作数2
功能: 将操作1按位或操作2的结果存放在目标寄存器
3. EOR指令
格式: eor 目标寄存器，操作1，操作2
功能: 将操作数1按位异或操作数2的结果存放在目标寄存器
4. BIC指令
格式: bic 目标寄存器，操作1，操作2
功能: 将操作数1按位与操作数2取反的结果存放在目标寄存器
目标寄存器 = 操作数1 & ~操作数2
四、比较指令
格式: cmp 寄存器，操作数2
等于寄存器减去操作数2
功能: 将寄存器的值与操作2比较，比较的结果会自动影响CPSR的NZCV
答案
五、跳转指令
1. B/BL指令
格式: B/BL 标签
功能: 跳到一个指定的标签,BL 跳转之前，将跳转前的PC的值保存在LR,跳转范围+/- 32M
NZCV 标志位
| 标志位 | 含义 |
|---|---|
| N (Negative) | 结果为负数（Rn < Rm） |
| Z (Zero) | 结果为 0（Rn == Rm） |
| C (Carry) | 发生借位（无符号比较时 Rn < Rm） |
| V (Overflow) | 溢出（有符号计算超出范围） |
比较指令 + B 条件跳转
| 指令 | 条件 | 说明 |
|---|---|---|
BEQ label |
Z == 1 |
相等（Rn == Rm）时跳转 |
BNE label |
Z == 0 |
不相等（Rn ≠ Rm）时跳转 |
BGT label |
Z == 0 且 N == V |
大于（Rn > Rm，有符号）时跳转 |
BGE label |
N == V |
大于等于（Rn ≥ Rm，有符号）时跳转 |
BLT label |
N ≠ V |
小于（Rn < Rm，有符号）时跳转 |
BLE label |
Z == 1 或 N ≠ V |
小于等于（Rn ≤ Rm，有符号）时跳转 |
BHI label |
C == 1 且 Z == 0 |
大于（Rn > Rm，无符号）时跳转 |
BHS label |
C == 1 |
大于等于（Rn ≥ Rm，无符号）时跳转 |
BLO label |
C == 0 |
小于（Rn < Rm，无符号）时跳转 |
BLS label |
C == 0 或 Z == 1 |
小于等于（Rn ≤ Rm，无符号）时跳转 |
2. ldr指令
格式: ldr pc,= 标签名
功能: 将PC指针指闻标签表示的地址
练习
答案
六、内存访问指令
1. 单内存访问指令
LDR 将内存中的值加载到寄存器(读内存 )
STR 将寄存器的内容写入内存(写内存)
寄存器间接寻址：寄存器的值是一个地址
LDR ro,[r1 ] //r0 = *r1
STR ro,[ r1 ] //*r1 = ro基址变址寻址：将基地址寄存器加上指令中给出的偏移量，得到数据存放的地址
-
A. 前索引
STR r0,[r1,#4] //(r1 + 4)= r0
LDR r0,[r1,#4] //r0 =(r1+ 4) -
B. 后索引
STR r0,[r1],#4 //*r1=r0 &&r1=r1 + 4
LDR r0,[r1],#4 //r0=*r1 &&r1=r1 + 4 -
C. 自动索引
STR r0,[r1,#4]! //(r1+4)=r0&&r1=r1+4
LDR r0,[r1,#4]! //r0=(r1+4)&&r1 =r1+4
示范：
练习
将1-10数据存放在基地址为0x4000,0000,将0x4000,0000起始地址的值拷贝到0x4000,0100
答案
将0x1234写到0x4000,0000,将0xabcd写到0x4000,0004,然后从这两个地址读取数据做案加，最终结果存放在r0
答案2
2. 多内存访问指令
LDM 将一块内存的数据，加载到多个寄存器中
STM 将多个寄存器的值，存储到一块内存
格式:
LDM{条件}{s}<MODE>基址寄存器{!},{Reglist}^
STM{条件}{s}<MODE>基址寄存器{!},{Reglist}^
| mode | 说明 |
|---|---|
| IA | 后增加地址 |
| IB | 先增加地址 |
| DA | 后减少地址 |
| DB | 先减少地址 |
基址寄存器
用于放内存的起始地址
!
最后更新基址寄存器的值
Reglist
- 多个寄存器，从小到大，中间用
,隔开，如{r0,r2,r3}或{r0-r7,r10} - 寄存器号大的对应内存的高地址，寄存器号小的对应内存的低地址
^
- 它存在，如果
Reglist没有pc的时候，这个时候操作的寄存器是用户模式下的寄存器 - 在
LDM指令中，有PC的时候，在数据传送的时候，会将SPSR的值拷贝到CPSR，用于异常的返回
流程图：
示例
3. 栈操作指令
A. 进栈
stmfd sp!,{寄存器列表}B. 出栈
Idmfd sp!,{寄存器列表}注意
在对栈操作之前，必须先设置sp的值,进栈和出栈的方式一样，ATPCS标准规定满减栈
流程图：
堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，称为满堆栈
堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置，称为空堆栈
示例
七、CPSR/SPSR操作指令
A. 读操作
MRS Rn,CPSR/SPSR
将状态寄存器的值，读到通用寄存器中B. 写操作
MSR CPSR/SPSR,Rn
将通用寄存器的值，写到状态寄存器练习
A.写一段代码，将CPSR的第I(7)位清0,其他位不变(使能IRQ异常)
B.写一段代码，将CPSR的第I(7)位置1,其他位不变(禁用IRQ异常)
答案
八、ARM指令流水线分析及伪指令
在ARM核中，为增加处理器指令流的速度，ARM7系列使用3级流水线。允许多个操作同时处理，而非顺序执行。不同的ARM核，流水线的级数是不一样的，ARM核版本越高，流水线级数越多。对于软件工程师编程而言，统一按照三级流水线来分析就可以了。
PC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令
1. 最佳流水线
该例中用5个时钟周期执行了5条指令,所有的操作都在寄存器中(单周期执行)
指令周期数(CPI)=1
2. 内存访问指令流水线
该例中，用6周期执行了4条指令，指令周期数(CPI)=1.5
3. 分支流水线
4. ARM伪指令、汇编与C混合编程、Volatile关键字
伪指令定义:
为了方便程序员使用，编译器设计的指令，这个指令ARM核无法直接识别，需要编译器对他翻译成ARM核所能识别的指令。
（1）LDR R0,=0x12345678分析
再次强调：PC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令
如何看内存中的12345678
正在读取的
LDR内存是0x0008 加上 PC所在的地址(因为LDR正在执行 所以pc等于0x0000000C预取的值)也就是0x0008加上pc的值0x0000000C等于0x00000014
总结
编译器在编译的时候，将Idr r0,=0x12345678翻译成了ldr r0,[pc,#0x0008]这一条读内存的指令。根据PC的值加上偏移量算出0x12345678这个数据在内存的地址，然后使用Idr指令读取这个地址的数据。
（2）LDR R0,=Label 分析
1) 链接地址指定为0x0情况分析
0x00000018等于0x000C加上pc的值0x000C
注意 0x00000018的值是14 这是个值 是编译器算出来的一个值
2) 链接地址指定为0x2000情况分析
修改链接地址
再运行
label的地址也就是0x000c+pc的值0x0000200c=0x00002018
3) 总结
LDR r0,=Label指令表示将Label的值写入r0,Label的值由指定的代码段运行地址(-Ttext=地址值)来决定。
编译器做法:
- 首先根据指定的代码段开始的地址，算出Label标签对应的地址值
- 然后将这个表示的地址值存放在一个位置
- 生成内存访问指令,根据pc +固定偏移量,找到标签对应值存放的位置
注意
当代码编译结束的时候，标签表示的地址值(根据指定的代码段地址)已经编译死存放在程序文件中了。
（3）LDR R0,Label
LDR R0,Label 表示读取Label表示的地址对应数据
不带=的时候 存的是标签里的内容
（4）ADR R0,Label分析
动态方式 根据pc的值+0x00000008
之前是静态的 在编译完的时候 label就已经确定值是什么了
这个是动态
举个例子：如果是用
LDR我把这个代码放到A内存和B内存运行这两块内存的值是一模一样的 因为在编译完的时候 label就已经确定值是什么了
如果是
ADRA内存的0x0008 和B内存的0x0008 是不一样的有点难理解
ADR R0,Label指令表示根据当前的PC的值 +/-偏移量，动态获取当前Label所表示的内存地址
（5）如何判别代码在实际内存中运行的地址?
ADR r0,_start可以知道，因为他是根据pc的值，动态获取
LDR r0,=_start无法知道，这条指令不论在哪里运行，r0的值都是固定(取决于指定的链接地址)