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数据处理指令的寻址方式解析
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2017-10-18
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4.1 数据处理指令的寻址方式
4.1.1 数据处理指令的寻址方式概要
数据处理指令的基本语法格式如下。
《opcode》 {《cond》} {S} 《Rd》，《Rn》，《shifter_operand》
其中《shifter_operand》有下面11种形式，如表4.1所示。
表4.1 《shifter_operand》的寻址方式
语 法寻 址 方 式
1＃《immediate》立即数寻址
2《Rm》寄存器寻址
3《Rm》， LSL #《shift_imm》立即数逻辑左移
4《Rm》， LSL 《Rs》寄存器逻辑左移
5《Rm》， LSR #《shift_imm》立即数逻辑右移
6《Rm》， LSR 《Rs》寄存器逻辑右移
7《Rm》， ASR #《shift_imm》立即数算术右移
8《Rm》， ASR 《Rs》寄存器算术右移
9《Rm》， ROR #《shift_imm》立即数循环右移
10《Rm》， ROR 《Rs》寄存器循环右移
11《Rm》， RRX寄存器扩展循环右移
数据处理指令的寻址方式根据《shifter_operand》的不同，相应的分为11种。
4.1.2 指令解码
图4.1显示了数据处理指令不同寻址方式下的解码格式。
图4.1 数据操作指令编码格式
编码格式中各域含义如下。
· 《opcode》：确定具体指令。
· S：标识指令是否影响程序状态寄存器CPSR条件标志。
· Rd：指令操作的目的寄存器。
· Rn：指令第一源操作数。
· bit［11∶0］：移位操作，详见本章移位操作一节。
· bit［25］：被用来区分是立即数移位操作还是寄存器移位操作。
如果指令编码出现下面情况：bit［25］ = 0并且bit［4］ = 1并且bit［7］ = 1，则指令并非数据处理指令，它可能是Load/Store指令或算术指令。
4.1.3 移位操作
数据处理指令是在算术逻辑单元ALU中完成。ARM处理器一个显著特征就是可以在操作数进入ALU之前，对操作数进行指定位数的左移或右移操作。这种功能明显增强了数据处理操作的灵活性。
移位操作可能产生进位，更新程序状态寄存器CPSR的进位标志C。移位操作有下面3种基本方式。
1．立即数方式
没有任何一条ARM指令可以包含一个32位的立即数，数据处理指令编码格式中，第二个操作数有12位。指令的编码格式如图4.1所示。
指令中的立即数是由一个8 bit的常数移动4 bit偶数位（0，2，4，…，26，28，30）得到的。所以，每一条指令都包含一个8 bit的常数X和移位值Y，得到的立即数=X循环右移（2×Y）。
注意8位立即数一定要移偶数位。
下面列举了一些有效的立即数。
0xFF、0x104、0xFF0、0x FF00、0x FF000、0x FF000000、0x F000000F
下面是一些无效的立即数。
0x101、0x102、0x FF1、0x FF04、0x FF003、0x FFFFFFFF、0x F000001F
下面是一些应用立即数的指令。
MOV r0，＃0 ;送0到r0
ADD r3，r3，＃1 ;r3的值加1
CMP r7，＃1000 ;r7的值和1000比较
BIC r9，r8，＃0x FF00 ;将r8中8～15位清零，结果保存在r9中
2．寄存器方式
寄存器的值可以被直接用于数据操作指令，如：
MOV r2，r0 ;r0的值送r2
ADD r4，r3，r2 ;r2加r3，结果送r4
CMP r7，r8 ;比较r7和r8的值
3．寄存器移位方式
寄存器的值在被送到ALU之前，可以事先经过桶形移位寄存器的处理。预处理和移位发生在同一周期内，所以有效的使用移位寄存器，可以增加代码的执行效率。
具体的移位（或者循环移位）方式有下面几种。
· ASR：算术右移。
· LSL：逻辑左移。
· LSR：逻辑右移。
· ROR：循环右移。
· RRX：扩展的循环右移。
以上5种移位方式，移位值均可以由立即数或寄存器指定。下面是一些在指令中使用了移位操作的例子。
ADD r2，r0，r1，LSR #5
MOV r1，r0，LSL #2
RSB r9，r5，r5，LSL #1
SUB r1，r2，r0，LSR ＃4
MOV r2，r4，ROR r0
4.1.1 数据处理指令的寻址方式概要
数据处理指令的基本语法格式如下。
《opcode》 {《cond》} {S} 《Rd》，《Rn》，《shifter_operand》
其中《shifter_operand》有下面11种形式，如表4.1所示。
表4.1 《shifter_operand》的寻址方式
语 法寻 址 方 式
1＃《immediate》立即数寻址
2《Rm》寄存器寻址
3《Rm》， LSL #《shift_imm》立即数逻辑左移
4《Rm》， LSL 《Rs》寄存器逻辑左移
5《Rm》， LSR #《shift_imm》立即数逻辑右移
6《Rm》， LSR 《Rs》寄存器逻辑右移
7《Rm》， ASR #《shift_imm》立即数算术右移
8《Rm》， ASR 《Rs》寄存器算术右移
9《Rm》， ROR #《shift_imm》立即数循环右移
10《Rm》， ROR 《Rs》寄存器循环右移
11《Rm》， RRX寄存器扩展循环右移
数据处理指令的寻址方式根据《shifter_operand》的不同，相应的分为11种。
4.1.2 指令解码
图4.1显示了数据处理指令不同寻址方式下的解码格式。
图4.1 数据操作指令编码格式
编码格式中各域含义如下。
· 《opcode》：确定具体指令。
· S：标识指令是否影响程序状态寄存器CPSR条件标志。
· Rd：指令操作的目的寄存器。
· Rn：指令第一源操作数。
· bit［11∶0］：移位操作，详见本章移位操作一节。
· bit［25］：被用来区分是立即数移位操作还是寄存器移位操作。
如果指令编码出现下面情况：bit［25］ = 0并且bit［4］ = 1并且bit［7］ = 1，则指令并非数据处理指令，它可能是Load/Store指令或算术指令。
4.1.3 移位操作
数据处理指令是在算术逻辑单元ALU中完成。ARM处理器一个显著特征就是可以在操作数进入ALU之前，对操作数进行指定位数的左移或右移操作。这种功能明显增强了数据处理操作的灵活性。
移位操作可能产生进位，更新程序状态寄存器CPSR的进位标志C。移位操作有下面3种基本方式。
1．立即数方式
没有任何一条ARM指令可以包含一个32位的立即数，数据处理指令编码格式中，第二个操作数有12位。指令的编码格式如图4.1所示。
指令中的立即数是由一个8 bit的常数移动4 bit偶数位（0，2，4，…，26，28，30）得到的。所以，每一条指令都包含一个8 bit的常数X和移位值Y，得到的立即数=X循环右移（2×Y）。
注意8位立即数一定要移偶数位。
下面列举了一些有效的立即数。
0xFF、0x104、0xFF0、0x FF00、0x FF000、0x FF000000、0x F000000F
下面是一些无效的立即数。
0x101、0x102、0x FF1、0x FF04、0x FF003、0x FFFFFFFF、0x F000001F
下面是一些应用立即数的指令。
MOV r0，＃0 ;送0到r0
ADD r3，r3，＃1 ;r3的值加1
CMP r7，＃1000 ;r7的值和1000比较
BIC r9，r8，＃0x FF00 ;将r8中8～15位清零，结果保存在r9中
2．寄存器方式
寄存器的值可以被直接用于数据操作指令，如：
MOV r2，r0 ;r0的值送r2
ADD r4，r3，r2 ;r2加r3，结果送r4
CMP r7，r8 ;比较r7和r8的值
3．寄存器移位方式
寄存器的值在被送到ALU之前，可以事先经过桶形移位寄存器的处理。预处理和移位发生在同一周期内，所以有效的使用移位寄存器，可以增加代码的执行效率。
具体的移位（或者循环移位）方式有下面几种。
· ASR：算术右移。
· LSL：逻辑左移。
· LSR：逻辑右移。
· ROR：循环右移。
· RRX：扩展的循环右移。
以上5种移位方式，移位值均可以由立即数或寄存器指定。下面是一些在指令中使用了移位操作的例子。
ADD r2，r0，r1，LSR #5
MOV r1，r0，LSL #2
RSB r9，r5，r5，LSL #1
SUB r1，r2，r0，LSR ＃4
MOV r2，r4，ROR r0
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