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单寄存器的Load/Store指令详解
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2017-10-18
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5.3 单寄存器的Load/Store指令
Load/Store内存访问指令在ARM寄存器和存储器之间传送数据。ARM指令中有3种基本的数据传送指令。
① 单寄存器Load/Store指令（Single Register）
这些指令在ARM寄存器和存储器之间提供更灵活的单数据项传送方式。数据项可以是字节、16位半字或32位字。
② 多寄存器Load/Store内存访问指令
这些指令的灵活性比单寄存器传送指令差，但可以使大量的数据更有效地传送。它们用于进程的进入和退出、保存和恢复工作寄存器以及拷贝存储器中的一块数据。
③ 单寄存器交换指令（Single Register Swap）
这些指令允许寄存器和存储器中的数值进行交换，在一条指令中有效地完成Load/Store操作。它们在用户级编程中很少用到。它的主要用途是在多处理器系统中实现信号量（Semaphores）的操作，以保证不会同时访问公用的数据结构。
5.3.1 字数据传送指令
这种指令用于把单一的数据传入或者传出一个寄存器。支持的数据类型有字节（8位）、半字（16位）和字（32位）。
表5.1总结了所有单寄存器的Load/Store指令。
表5.1 单寄存器Load/Store指令
指 令作 用操 作
LDR把一个字装入一个寄存器Rd←mem32［address］
STR将存储器中的字保存到寄存器Rd→mem32［address］
LDRB把一个字节装入一个寄存器Rd←mem8［address］
STRB将寄存器中的低8位字节保存到存储器Rd→mem8［address］
LDRH把一个半字装入一个寄存器Rd←mem16［address］
STRH将寄存器中的低16位半字保存到存储器Rd→mem16［address］
LDRBT用户模式下将一个字节装入寄存器Rd←mem8［address］ under user mode
STRBT用户模式下将寄存器中的低8位字节保存到存储器Rd→mem8［address］ under user mode
LDRT用户模式下把一个字装入一个寄存器Rd←mem32［address］under user mode
STRT用户模式下将存储器中的字保存到寄存器Rd→mem32［address］ ］under user mode
LDRSB把一个有符号字节装入一个寄存器Rd←sign{mem8［address］}
LDRSH把一个有符号半字装入一个寄存器Rd←sign{mem16［address］}
1．LDR指令
（1）指令编码格式
LDR指令用于从内存中将一个32位的字读取到目标寄存器。
指令的编码格式如图5.3所示。
图5.3 LDR指令编码格式
LDR指令根据《addr_mode》所确定的地址模式将一个32位字读取到指令中的目标寄存器《Rd》。如果指令中的寻址方式确定的地址不是字对齐的，则读出的数值要进行循环右移。所移位数为寻址方式确定的地址bits［1∶0］8的倍，也就是说处理器将取到的数值作为字的最低位处理。
如果设置了L位，则进行装载，否则进行存储。
如果设置了P位，则使用预先变址寻址，否则使用过后变址寻址。
如果设置了U位，则给出的偏移量被加到基址寄存器上，否则从中减去偏移量。
如果设置了B位，传送内存的一个字节，否则传送一个字。这在助记符末尾添加后缀“B”，如MOV r7，r5变为MOVB r7，r5。
W位的解释依赖于使用的地址模式。
· 对于预先变址寻址，设置W位强制把它用做地址转换的最终地址写回基址寄存器中（例如，传送的副作用是Rn：= Rn +/-offset。这在汇编器中表示为给指令加上后缀“！”。）。
· 对于过后变址寻址，地址总是写回，设置 W 位指示在进行传送之前强制地址转换。这在汇编器中表示为给指令加上后缀“T”。
当PC作为LDR的目的寄存器《Rd》时，从存储器取得的数据将被当作目标地址值，程序将跳转到目标地址开始执行。
（2）指令的语法格式
LDR{《cond》} 《Rd》，《addr_mode》
① 《cond》
为指令编码中的条件域。它指示LDR指令在什么条件下执行。当《cond》忽略时，指令为无条件执行（cond=AL（Alway））。
② 《Rd》
确定使用哪个通用寄存器作为目标寄存器。
③ 《addr_mode》
它确定了指令编码中的I、P、U、W、Rn和《addr_mode》位。所有的寻址模式中，都会确定一个基址寄存器Rn。
Load/Store内存访问指令在ARM寄存器和存储器之间传送数据。ARM指令中有3种基本的数据传送指令。
① 单寄存器Load/Store指令（Single Register）
这些指令在ARM寄存器和存储器之间提供更灵活的单数据项传送方式。数据项可以是字节、16位半字或32位字。
② 多寄存器Load/Store内存访问指令
这些指令的灵活性比单寄存器传送指令差，但可以使大量的数据更有效地传送。它们用于进程的进入和退出、保存和恢复工作寄存器以及拷贝存储器中的一块数据。
③ 单寄存器交换指令（Single Register Swap）
这些指令允许寄存器和存储器中的数值进行交换，在一条指令中有效地完成Load/Store操作。它们在用户级编程中很少用到。它的主要用途是在多处理器系统中实现信号量（Semaphores）的操作，以保证不会同时访问公用的数据结构。
5.3.1 字数据传送指令
这种指令用于把单一的数据传入或者传出一个寄存器。支持的数据类型有字节（8位）、半字（16位）和字（32位）。
表5.1总结了所有单寄存器的Load/Store指令。
表5.1 单寄存器Load/Store指令
指 令作 用操 作
LDR把一个字装入一个寄存器Rd←mem32［address］
STR将存储器中的字保存到寄存器Rd→mem32［address］
LDRB把一个字节装入一个寄存器Rd←mem8［address］
STRB将寄存器中的低8位字节保存到存储器Rd→mem8［address］
LDRH把一个半字装入一个寄存器Rd←mem16［address］
STRH将寄存器中的低16位半字保存到存储器Rd→mem16［address］
LDRBT用户模式下将一个字节装入寄存器Rd←mem8［address］ under user mode
STRBT用户模式下将寄存器中的低8位字节保存到存储器Rd→mem8［address］ under user mode
LDRT用户模式下把一个字装入一个寄存器Rd←mem32［address］under user mode
STRT用户模式下将存储器中的字保存到寄存器Rd→mem32［address］ ］under user mode
LDRSB把一个有符号字节装入一个寄存器Rd←sign{mem8［address］}
LDRSH把一个有符号半字装入一个寄存器Rd←sign{mem16［address］}
1．LDR指令
（1）指令编码格式
LDR指令用于从内存中将一个32位的字读取到目标寄存器。
指令的编码格式如图5.3所示。
图5.3 LDR指令编码格式
LDR指令根据《addr_mode》所确定的地址模式将一个32位字读取到指令中的目标寄存器《Rd》。如果指令中的寻址方式确定的地址不是字对齐的，则读出的数值要进行循环右移。所移位数为寻址方式确定的地址bits［1∶0］8的倍，也就是说处理器将取到的数值作为字的最低位处理。
如果设置了L位，则进行装载，否则进行存储。
如果设置了P位，则使用预先变址寻址，否则使用过后变址寻址。
如果设置了U位，则给出的偏移量被加到基址寄存器上，否则从中减去偏移量。
如果设置了B位，传送内存的一个字节，否则传送一个字。这在助记符末尾添加后缀“B”，如MOV r7，r5变为MOVB r7，r5。
W位的解释依赖于使用的地址模式。
· 对于预先变址寻址，设置W位强制把它用做地址转换的最终地址写回基址寄存器中（例如，传送的副作用是Rn：= Rn +/-offset。这在汇编器中表示为给指令加上后缀“！”。）。
· 对于过后变址寻址，地址总是写回，设置 W 位指示在进行传送之前强制地址转换。这在汇编器中表示为给指令加上后缀“T”。
当PC作为LDR的目的寄存器《Rd》时，从存储器取得的数据将被当作目标地址值，程序将跳转到目标地址开始执行。
（2）指令的语法格式
LDR{《cond》} 《Rd》，《addr_mode》
① 《cond》
为指令编码中的条件域。它指示LDR指令在什么条件下执行。当《cond》忽略时，指令为无条件执行（cond=AL（Alway））。
② 《Rd》
确定使用哪个通用寄存器作为目标寄存器。
③ 《addr_mode》
它确定了指令编码中的I、P、U、W、Rn和《addr_mode》位。所有的寻址模式中，都会确定一个基址寄存器Rn。
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