ARM指令集尋址方式課件

第3章ARM指令集尋址方式ARM指令尋址方式可分為四大類：?數(shù)據(jù)處理指令尋址?Load/Store指令的尋址?

字、無符號字節(jié)尋址?

半字、有符號字節(jié)尋址?批量Load/Store指令的尋址?協(xié)處理指令尋址。TM內容提要3.1

ARM指令的編碼格式3.2

數(shù)據(jù)處理指令尋址方式3.3

Load/Store指令尋址3.4

批量Load/Store指令尋址方式3.5

協(xié)處理器指令尋址方式2TM3.1

ARM指令的編碼格式n

一般編碼格式n

指令條件碼3TM一般編碼格式n

每條ARM指令占有4個字節(jié)，其指令長度為32位cond（bit[31:28]）

指令執(zhí)行的條件碼type（bit[27:26]）opcode（bit[24:21]）S

（bit[20]）指令類型碼指令操作碼；決定指令的操作結果是否影響CPSR的條件標志；Rn（bit[19:16]）Rd（bit[15:12]

）包含第一個操作數(shù)的寄存器編碼；目標寄存器編碼；Operand2（bit[11:0）

指令第二個操作數(shù)。4TM4;n

ARM匯編指令語法格式：n

<opcode>{<cond>}{S}<Rd>,<Rn>,<operand2>5TM指令條件碼n

0000

EQn

0001

NE相等Z=1不相等Z=0n

0010

CS/HS

無符號大于等于n

0011

CC/LO

無等號小于C=1C=0n

0100

MIn

0101

PLn

0110

VSn

0111

VCn

1000

HIn

1001

LSn

1010

GEn

1011

LTn

1100

GTn

1101

LEn

1110

AL負數(shù)N=1非負數(shù)N=0上溢出V=1沒有上溢出無符號數(shù)大于無符號小于等于有符號數(shù)大于等于有符號數(shù)小于有符號數(shù)大于有符號數(shù)小于/等于無條件執(zhí)行V=0C=1且Z=0C=0或Z=1N=1且V=1

或

N=0且V=0N=1且V=0

或

N=0且V=1Z=0且N=VZ=1或N!=V6TM3.2

數(shù)據(jù)處理指令尋址方式n

數(shù)據(jù)處理指令第2操作數(shù)的構成方式n

具體尋址類型7TM數(shù)據(jù)處理指令第2操作數(shù)的構成方式n

立即數(shù)方式n

每個立即數(shù)由一個8位的常數(shù)進行32位循環(huán)右移偶數(shù)位得到，其中循環(huán)右移的位數(shù)由一個4位二進制的兩倍表示。即：n

<immediate>=immed_8進行32位循環(huán)右移（2*rotate_4）位8TMZAHn

寄存器方式n

操作數(shù)即為寄存器的數(shù)值n

如：

MOV

R3,R2nADD

R0,R1,R29TMn

寄存器移位方式n

操作數(shù)為寄存器的數(shù)值做相應的移位而得到。在ARM指令中移位操作包括n

LSL

邏輯左移n

LSR

邏輯右移n

ASL

算術左移

與LSL等價n

ASR

算術右移n

ROR

循環(huán)右移n

RRX

帶擴展的循環(huán)右移10TM11TM具體尋址類型n

1.第二操作數(shù)為立即數(shù)n

匯編語法格式：#<immediate>12TMn

2.第二操作數(shù)為寄存器n

匯編語法格式：<Rm>13TMn

3.第二操作數(shù)為寄存器移位方式，且移位的位數(shù)為一個5位的立即數(shù)n

匯編語法格式：<Rm>,<shift>

#<shift_imm>14TMn

4.第二操作數(shù)為寄存器移位方式，且移位數(shù)值放在寄存器中n

匯編語法格式：<Rm>，<shift>

<Rs>15TMn

5.第二操作數(shù)為寄存器進行RRX移位得到n

匯編語法格式：<Rm>，RRX16TM3.3

Load/Store指令尋址n

Load/Store指令是對內存進行存儲/加載數(shù)據(jù)操作的指令，根據(jù)訪問的數(shù)據(jù)格式的不同，將這類指令的尋址分為字、無符號字節(jié)的Load/Store指令尋址和半字、有符號字節(jié)Load/Store指令尋址兩大類。17TM地址計算方法n

各種類型的Load/Store指令的尋址方式有兩部分組成：n

一部分為一個基址寄存器，可以為任一個通用

寄存器；n

另一部分為一個地址偏移量，可以加到基址寄

存器，也可以從基址寄存器中減去這個數(shù)值。有三

種形式：立即數(shù)、寄存器、寄存器及一個移位常數(shù)。18TM地址計算方法n

該尋址方式的操作數(shù)地址計算方法有3種：n

前變址不回寫法（偏移量方法）

：基址寄存器的值和地址偏移量作加減法，

生成操作數(shù)的地址。n

前變址回寫法（事先更新方法）：基址寄存器的值和地址偏移量作加減

法，生成操作數(shù)的地址。指令執(zhí)行后，這個生成的操作

數(shù)地址被寫入基址寄存器。n

后變址回寫法（事后更新方法）

：指令將基址寄存器的值作為操作數(shù)的

地址執(zhí)行指令，然后基址寄存器的值和地址偏移量作加

減法，生成操作數(shù)的地址，并寫入基址寄存器。19TM地址計算方法n

1.寄存器間接尋址n寄存器間接尋址就是以寄存器中的值作為操作數(shù)的地址，而操作數(shù)本身存放在存儲器中。例如以下指令：LDR

R0，[R1]STR

R0，[R1]；R0

←[R1]；[R1]←

R0nn20TMn

2.基址加變址尋址n

前變址法：基地址寄存器中的值和地址偏移量先作加減運算，生成的操作數(shù)作為內存訪問的地址。n

后變址法：將基地址寄存器中的值直接作為內存訪問的地址進行操作，內存訪問完畢后基地址寄存器中的值和地址偏移量作加減運算，并更新基地址寄存器。21TMn

2.基址加變址尋址n

前變址法：基地址寄存器中的值和地址偏移量先作加減運算，生成的操作數(shù)作為內存訪問的地址。n

后變址法：將基地址寄存器中的值直接作為內存訪問的地址進行操作，內存訪問完畢后基地址寄存器中的值和地址偏移量作加減運算，并更新基地址寄存器。22TM字、無符號字節(jié)尋址n

匯編指令語法格式為：n

LDR

{<cond>}{B}{T}<Rd>,<addressing_mode>n

STR

{<cond>}{B}{T}<Rd>,<addressing_mode>23TM24TM字、無符號字節(jié)尋址n其中，<>號內的項是必須的，{

}號內的項是

可選的。<address_mode>表示第2個操作數(shù)的內存地

址，共有9種格式。1.

[<Rn>，#+/-<offset_12>]2.

[<Rn>，+/-<Rm>]前變址不回寫法（偏移量方法）3.

[<Rn>，+/-<Rm>，<shift>

#<shift_imm>]4.

[<Rn>，#+/-<offset_12>]!5.

[<Rn>，+/-<Rm>]!前變址回寫法（事先更新方法）6.

[<Rn>，+/-<Rm>，<shift>

#<shift_imm>]!7.

[<Rn>]，#+/-<offset_12>8.

[<Rn>]，+/-<Rm>后變址回寫法（事后更新方法）9.

[<Rn>]，+/-<Rm>，<shift>

#<shift_imm>25TM字、無符號字節(jié)尋址1.

[<Rn>，#+/-<offset_12>]<Rn>為基址寄存器，<offset_12>為地址偏移

量。內存地址address為基址寄存器Rn的值加上/減

去偏移量offset_12。例如：

LDR

R0，[R1,#4]

;將內存單元R1+4中的字讀取到R0LDR

R0，[R1,#-4];將內存單元R1-4中的字讀取到R0

該尋址方式適合訪問結構化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)成員、

參數(shù)的存取以及棧中數(shù)據(jù)訪問。2.[<Rn>，+/-<Rm>]<Rn>為基址寄存器，<Rm>為索引寄存器

。

內存地址address為基址寄存器Rn的值加上/減去索

引寄存器Rm的值。例如：

LDR

R0，[R1,R2]

;將內存單元R1+R2中的字讀取到R0

。LDR

R0，[R1,-R2]

;將內存單元R1-R2中的字讀取到R0

該尋址方式適合訪問字節(jié)數(shù)組中的數(shù)據(jù)成員。3.[<Rn>，+/-<Rm>

，<shift>

#<shift_imm>]內存地址address為基址寄存器Rn的值加上/減

去地址偏移量。該地址偏移量由索引寄存器Rm的值

通過移位得到。例如：

LDR

R0，[R1，R2，LSL

#2]

;將內存單元(R1+R2*4)中的字數(shù)據(jù)讀取到R0寄存器

當數(shù)組中的數(shù)據(jù)成員長度大于1個字節(jié)時，使用

該尋址方式可高效率地訪問數(shù)組中的數(shù)據(jù)成員。注意：當R15用作Rn時，內存基地址為當前指令地址加8字節(jié)偏移量；當R15用作Rm時，會產生不可預知的結果；26TM字、無符號字節(jié)尋址4.[<Rn>，#+/-<offset_12>]!!

更新基址

寄存器的值

，當指令執(zhí)行的條件滿足時，生成的地址值將寫

入基址寄存器Rn中，即事先更新方式。例如：

LDR

R0，[R1,#4]!

;將內存單元(R1+4)中的字數(shù)據(jù)

;讀取到R0中，同時R1=R1+4

該尋址方式適合訪問數(shù)組時，自動進行數(shù)組下

標的更新。5.

[<Rn>，+/-<Rm>]!內存地址address為基址寄存器Rn的值加上/減

去索引寄存器Rm的值。當指令執(zhí)行的條件滿足時，

生成的地址值將寫入基址寄存器中，即事先更新方

式。例如：

LDR

R0，[R1，R2]!

;將內存單元(R1+R2)中的字數(shù)據(jù)讀

;取到R0寄存器中，同時R1=R1+R2

_x000C_ARM指令尋址方式6.

[<Rn>，+/-<Rm>

，<shift>

#<shift_imm>]!內存地址address為基址寄存器Rn的值加上/減

去地址偏移量。該地址偏移量由索引寄存器Rm的值

通過移位得到。當指令執(zhí)行的條件滿足時，生成的

地址值將寫入基址寄存器中，即事先更新方式。例如：

LDR

R0，[R1，R2，LSL

#2]!

;將內存單元(R1+R2*4)

;中的字數(shù)據(jù)讀取到R0寄存器，同時R1=R1+R2*4注意：當R15用作Rn

或Rm時，會產生不可預知的結果；當Rn

和Rm是同一個寄存器時，會產生不可預知的結果；在ARM

V6及以上沒有這個限制。27TM字、無符號字節(jié)尋址7.[<Rn>]，#+/-<offset_12>內存地址為基址寄存器Rn的值。當指令執(zhí)行的

條件滿足時，將基址寄存器Rn的值加上/減去地址

偏移量生成新的地址值，并將其寫入基址寄存器中，

即事后更新方式。例如：

LDR

R0，[R1]，#4

;將內存單元R1中的字數(shù)據(jù)讀取

;到R0寄存器中，然后R1=R1+48.

[<Rn>]，+/-<Rm>內存地址address為基址寄存器Rn的值。當指令

執(zhí)行的條件滿足時，將基址寄存器Rn的值加上/減

去索引寄存器Rm的值生成新的地址值，并將其寫入

基址寄存器中，即事后更新方式。例如：

LDR

R0，[R1]，R2

;將內存單元R1中的字數(shù)據(jù)讀取到

;R0寄存器中，然后R1=R1+R29.

[<Rn>]，+/-<Rm>

，<shift>

#<shift_imm>內存地址address為基址寄存器Rn的值。當指令

執(zhí)行的條件滿足時，將基址寄存器Rn的值加上/減

去地址偏移量生成新的地址值，并將其寫入基址寄

存器中，即事后更新方式。該地址偏移量由索引寄

存器Rm的值通過移位得到。例如：

LDR

R0，[R1]，R2，LSL

#2

;將內存單元R1中的字數(shù)據(jù)

;讀取到R0寄存器中，然后R1=R1+R2*4注意：當R15用作Rn

或Rm時，會產生不可預知的結果；當Rn

和Rm是同一個寄存器時，會產生不可預知的結果；在ARM

V6及以上沒有這個限制

。28TMn

1.Addressing_mode中的偏移量為立即數(shù)n

前變址不回寫形式：[<Rn>，#+/-<immed_offset>]n

前變址回寫形式：[<Rn>，#+/-<immed_offset>]！n

后變址回寫形式：[<Rn>]，#+/-<immed_offset>29TMn

偏移量為立即數(shù)的指令編碼類型匯編語法格式n

W

Pn

0

1n

1

0n

1

1[<Rn>，#+/-<immed_offset>][<Rn>]，#+/-<immed_offset>[<Rn>，#+/-<immed_offset>]！30TMn

2.Addressing_mode中的偏移量為寄存器的值n

前變址不回寫形式：[<Rn>，+/-<Rm>]n

前變址回寫形式：

[<Rn>，+/-<Rm>]！n

后變址回寫形式：

[<Rn>]，+/-<Rm>31TMn

偏移量為寄存器的指令編碼類型對應關系匯編語法格式n

W

Pn

0

1

[<Rn>，+/-<Rm>]n

1

0

[<Rn>]，+/-<Rm>n

1

1

[<Rn>，+/-<Rm>]！32TMn

3.Addressing_mode中的偏移量通過寄存器移位得到n

前變址不回寫形式：[<Rn>，+/-<Rm>，<shift>#shift_amount

]n

前變址回寫形式：[<Rn>，+/-<Rm>，<shift>#shift_amount]！n

后變址回寫形式：[<Rn>]，+/-<Rm>，<shift>#shift_amount33TMn

偏移量為移位寄存器的指令編碼類型對應關系n

W

Pn

0

1n

1

0n

1

1匯編語法格式[<Rn>，+/-<Rm>，<shift>#shift_amount][<Rn>]，+/-<Rm>，<shift>#shift_amount[<Rn>，+/-<Rm>，<shift>#shift_amount]！34TM半字、有符號字節(jié)尋址n

這類指令可用來加載有符號字節(jié)、加載有符號半字、加載/存儲無符號半字。n

Load/Store指令對半字、有符號字節(jié)操作指令編碼格式如下：35TMn

加載有符號字節(jié)到寄存器：n

LDR

{<cond>}SB

<Rd>,<addressing_mode>n

加載有符號半字到寄存器：n

LDR

{<cond>}SH

<Rd>,<addressing_mode>n

加載無符號半字到寄存器：n

LDR

{<cond>}H

<Rd>,<addressing_mode>n

存儲無符號半字到內存：n

STR

{<cond>}H

<Rd>,<addressing_mode>36TMn

其中，<>號內的項是必須的，{

}號內的項是

可選的。<address_mode>

表示第2個操作數(shù)的內存單

元地址，共有6種尋址方式。n

1.

[<Rn>，#+/-<offset_8>]n

2.

[<Rn>，+/-<Rm>]n

3.

[<Rn>，#+/-<offset_8>]!n

4.

[<Rn>，+/-<Rm>]!n

5.

[<Rn>]，#+/-<offset_8>n

6.

[<Rn>]，+/-<Rm>37TM1.[<Rn>，#+/-<offset_8>]<Rn>為基址寄存器，<offset_8>為地址偏移

量。內存地址address為基址寄存器Rn的值加上/減

去偏移量offset_8。例如：

LDRSB

R0，[R1,#3]

;將內存單元(R1+3)中的帶符號字節(jié)數(shù)據(jù)讀取到R0寄

存器中，R0中高24位設置成該字節(jié)數(shù)據(jù)的最高符號位2.[<Rn>，+/-<Rm>]

<Rn>為基址寄存器，<Rm>為索引寄存器。

內存地址address為基址寄存器Rn的值加上/減去索

引寄存器Rm的值。例如：

STRH

R0，[R1,R2]

;將寄存器R0中的低16位半字數(shù)據(jù)保存到內存單元

（R1+R2）中注意：當R15用作Rn時，內存基地址為當前指令地址加8字節(jié)偏移量；當R15用作Rm時，會產生不可預知的結果；38TM3.[<Rn>，#+/-<offset_8>]!!

更新基址

寄存器的值，內存地址address為基址寄存器Rn的值加上/減

去地址偏移量offset_8。當指令執(zhí)行的條件滿足時，

生成的地址值將寫入基址寄存器Rn中，即事先更新

方式。例如：

LDRSH

R7，[R6,#2]!

;將內存單元(R6+2)中的帶符號半字數(shù)據(jù)讀取到R7

中，并將R7的高16位設置成該半字數(shù)據(jù)的最高符號位，

同時R6=R6+24.[<Rn>，+/-<Rm>]!內存地址address為基址寄存器Rn的值加上/減

去索引寄存器Rm的值。當指令執(zhí)行的條件滿足時，

生成的地址值將寫入基址寄存器中，即事先更新方

式。例如：

LDRH

R0，[R1，R2]!

;將內存單元(R1+R2)中的半字數(shù)據(jù)讀取到R0寄存器中，R0的高16位設置成0，同時R1=R1+R2注意：當R15用作Rn

或Rm時，會產生不可預知的結果；當Rn

和Rm是同一個寄存器時，會產生不可預知的結果；在ARM

V6及以上沒有這個限制。39TM5.[<Rn>]，#+/-<offset_8>內存地址為基址寄存器Rn的值。當指令執(zhí)行的

條件滿足時，將基址寄存器Rn的值加上/減去地址

偏移量offset_8生成新的地址值，并將其寫入基址寄

存器中，即事后更新方式。例如：

STRH

R0，[R1]，#8

;將R0寄存器中的低16位半字數(shù)據(jù)讀取到內存單元

（R1)中，指令執(zhí)行后R1=R1+86.[<Rn>]，+/-<Rm>內存地址address為基址寄存器Rn的值。當指令

執(zhí)行的條件滿足時，將基址寄存器Rn的值加上/減

去索引寄存器Rm的值生成新的地址值，并將其寫入

基址寄存器中，即事后更新方式。例如：

STRH

R0，[R1]，R2

;將R0寄存器中的低16位半字數(shù)據(jù)讀取到內存單元

（R1）中，同時指令執(zhí)行后R1=R1+R2注意：當R15用作Rn

或Rm時，會產生不可預知的結果；當Rn

和Rm是同一個寄存器時，會產生不可預知的結果；在ARM

V6及以上沒有這個限制。40TMn

1.Addressing_mode中的偏移量為立即數(shù)n

前變址不回寫形式：[<Rn>，#+/-<immed_offset8>]n

前變址回寫形式：[<Rn>，#+/-<immed_offset8>]！n

后變址回寫形式：[<Rn>]，#+/-<immed_offset8>41TMn

偏移量為立即數(shù)的指令編碼類型n

W

Pn

0

1n

1

0n

1

1匯編語法格式[<Rn>，#+/-<immed_offset8>][<Rn>]，#+/-<immed_offset8>[<Rn>，#+/-<immed_offset8>]！42TMn

2.Addressing_mode中的偏移量為寄存器的值n

前變址不回寫形式：

[<Rn>，+/-<Rm>]n

前變址回寫形式：

[<Rn>，+/-<

Rm

>]！n

后變址回寫形式：

[<Rn>]，+/-<

Rm

>43TMn

偏移量為寄存器值的指令編碼類型對應關系匯編語法格式n

W

Pn

0

1n

1

0n

1

1[<Rn>，+/-<

Rm

>][<Rn>]，+/-<

Rm

>[<Rn>，+/-<

Rm

>]！44TM3.4

批量Load/Store指令尋址方式n

ARM指令系統(tǒng)提供了批量Load/Store指令尋址方式，即通常所說的多寄存器尋址，也就是一次可以傳送幾個寄存器的值，允許一條指令最多傳送16個寄存器。n

一條批量Load/Store指令可以實現(xiàn)在一組寄存器和一塊連續(xù)的內存單元之間傳輸數(shù)據(jù)。45TM編碼格式n

批量加載：n

LDM

{<cond>}<addr_mode>

<Rn>

{!},

<registers>{^}n

批量存儲：n

STM

{<cond>}<addr_mode>

<Rn>

{!},

<registers>{^}46TMn

其中，指令中寄存器和內存單元的對應關系滿

足這樣的規(guī)則，即編號低的寄存器對應于內存中低地址單元，編號高的寄存器對應于內存中高地址單元，<Rn>存放內存地址塊的起始地址值。!

的作用是用于更新<Rn>n

<address_mode>

表示地址的變化方

式，有以下4種方式。n

IA（Increment

After）事后遞增方式，每次數(shù)據(jù)傳送后地址加4；n

IB（Increment

Before）事先遞增方式，每次數(shù)據(jù)傳送前地址加4

；n

DA（Decrement

After）事后遞減方式，每次數(shù)據(jù)傳送后地址減4

；n

DB（Decrement

Before）事先遞減方式，每次數(shù)據(jù)傳送前地址減4

；47TMn

register_list表示要加載或存儲的寄存器列表，bit[15:0]可以表示16個寄存器，如果某位為1，則該位的位置作為寄存器的編號，此寄存器參預加載或存儲。n

匯編語法中寄存器列表的格式為：{R0,R3,R5}{R1-R3}

或{R1,R2,R3}48TMn

register_list表示要加載或存儲的寄存器列表，bit[15:0]可以表示16個寄存器，如果某位為1，則該位的位置作為寄存器的編號，此寄存器參預加載或存儲。n

S用于恢復CPSR和強制用戶位。當程序計數(shù)器PC包含在LDM指令的register_list中，且S為1時，則當前模式的SPSR被拷貝到CPSR中，使處理器的程序返回和狀態(tài)的恢復成為一個原子操作。如果register_list中不包含程序計數(shù)器PC，S為1則加載或存儲的是用戶模式下的寄存器組。49TMn

注意事項：n

指令中寄存器和連續(xù)內存地址單元的對應關系：編號低的寄存器對應內存低地址單元，編號高的寄存器對應內存高地址單元。50TM內存操作n

后增IA

(Increment

After)

：每次數(shù)據(jù)傳送后地址加4；n

先增IB

(Increment

Before)

：每次數(shù)據(jù)傳送前地址加4

；n

后減DA

(Decrement

After)

：每次數(shù)據(jù)傳送后地址減4

；n

先減DB

(Decrement

Before)

：每次數(shù)據(jù)傳送前地址減4

；51TMn

它們與指令編碼中P、U的對應關如下表所示n

LDM/STM的地址變化方式n

addr_mode

P

Un

D

An

I

An

D

Bn

I

B0

00

11

01

152TM堆棧操作n

<address_mode>的另外一種形式n

堆棧（stacks）是一個按特定順序進行存取的存儲區(qū)，操

作順序為“后進先出”

。n

根據(jù)數(shù)據(jù)棧的增長方向，堆?？煞譃閮煞N：n

向上生長棧：數(shù)據(jù)棧向內存地址增加的方向生長，

稱為遞增堆棧，或Ascending棧。n

向下生長棧：數(shù)據(jù)棧向內存地址減小的方向生長，

稱為遞減堆棧，或Descending棧。535TM堆棧操作n

堆棧指針SP可以指向不同的位置。n

當堆棧指

針指向最后一個壓入堆棧的有效數(shù)據(jù)項，稱為

滿堆棧（Full棧）；n

堆棧指針指向下一個待壓入數(shù)據(jù)的空位置，稱為空堆棧（Empty棧）。54TM堆棧操作n

<address_mode>的另外一種形式n

綜合這兩種特點可以有以下4種數(shù)據(jù)棧：n

FA（Full

Ascending）n

FD（Full

Descending）n

EA（Empty

Ascending）n

ED（Empty

Descending）55TM堆棧操作n

兩段代碼的執(zhí)行