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ARM指令集——資料處理指令

ARM彙編指令集

ARM彙編檔案的組成

  1. 指令:編譯完成後作為一條指令(機器碼)存儲在記憶體單元中,CPU執行時能夠完成處理的操作
  2. 僞指令:在編譯時替換成能被識别的ARM指令
  3. 僞操作:知道編譯器進行編譯,編譯完成後不生成指令,也不占用記憶體空間。

ARM彙編指令類型

  1. 資料處理指令
  2. 跳轉指令:實作程式執行過程中的跳轉
  3. Load/Store指令:CPU與記憶體資料之間的操作指令
  4. 狀态寄存器存送指令:對狀态寄存器操作(隻能使用這些指令對狀态寄存器操作)
  5. 協處理器指令:對協處理器進行操作
  6. 異常産生指令:産生異常(軟中斷),實作模式切換

資料處理指令 mov,add,adds,adc,sub,subs,sbc,rsb,mul,and,orr,eor,bic,cmp,tst,teq,lsl,lsr,asr,rorv

資料處理指令文法

<操作{<cond>}{S}> <Rd>, <Rn>, <Operand2>
<操作碼> <目标寄存器Rd> <第一操作寄存器Rn> <第二操作數Operand2>
;第一個位置必須是寄存器,第二操作數可以是寄存器,也可以是立即數      

資料傳送指令  MOV

mov r1, #0x1  ;r1 = 0x1    0x1 是立即數
mov r2, r1  ;r2 = r1 
mvn r3, r2  ;r3 = ~r2
mov r1, 0xffffff00  ;0xffffff00 不是立即數,隻是編譯器在編譯階段對其進行了替換
mvn r1, 0x000000ff  ;替換的指令

;一條資料傳送指令 mov reg, #n mov reg占用 bit[31:12],bit[11:0]留給立即數使用,是以立即數自包含2^12個
;一個立即數由 bits[8:0]循環右移 2 * bits[11:9]得到。(一個八位的數循環右移偶數次得到)
;立即數的本質是包含于指令中的數,占用指令本身的空間      

加法指令 ADD

;加法指令執行時,若沒有進位 CPSR 'C' 位置 0
mov r0, #1
mov r1, #1
add r2, r1, r0  ;r2 = r1 + r0
add r2, r1, #2  ;r2 = r1 + 2      

 資料操作對CPSR的影響 

;預設情況下,資料處理指令不影響條件碼标志位,但可以選擇通過添加“S”來影響标志位。
mov r1, #0mov r2, #-1
adds r3, r1, r2       

帶進位的加法指令 ADC

;兩個64位數相加,第一個64位的低32位放在 r0,高位放到 r1,第二個64位數的低32位放在 r2 高32位放在 r3
;編寫代碼實作兩個64位數的和,結果的低32位放在 r4 高32位放在 r5
mov r0, #0xfffffffe  ;第一個數的低32位
mov r1, #1  ;第一個數的高32位
mov r2, #0x5  ;第二個數的低32位 
mov r3, #1  ;第二個數的高32位
adds r4, r0, r2 
adc r5, r1, r3  ; adc運算的實質是 r5 = r1 + r3 + 'C'  'C'位 CPSR 進位标志      

減法指令 SUB

;減法指令執行時,沒有借位時 CPSR 'C' 位置 1
mov r0, #5
mov r1, #3
sub r2, r0, r1  ;r2 = r0 - r1      

帶借位的減法指令 SBC

mov r0, #1  ;第一個數的低32位
mov r1, #3  ;第一個數的高32位
mov r2, #3  ;第二個數的低32位
mov r3, #1  ;第二個輸的高32位
subs r4, r0, r2  
sbc r5, r1, r3      

逆向減法指令 RSB

mov r0, #3
rsb r1, r0, #5  ;r1 = 5 - r0      

乘法指令 MUL

;為了提高效率,任何乘法指令不可以使用立即數
mov r0, #3
mov r1, #5
mov r2, r0, r1  ;r2 = r0 * r1      

乘——累加指令 MLA

mla r3 ,r0, r1, r2  ;r3 = (r0 * r1) + r2      

邏輯與指令 AND

mov r0, #0xf0
mov r1, #0x0f
and r2, r0, r1  ;r2 = r0 & r1      

邏輯或指令 ORR

mov r0, #0xf0
mov r1, #0x0f
orr r2, r0, r1  ;r2 = r0 | r1      

邏輯異或運算指令 EOR

mov r0, #0xf0
mov r1, #0x0f
eor r2, r0, r1  ;r2 = r0 ^ r1      

位清零指令 BIC

mov r0, #0xff
bic r0, r0, #0xf  ;第二個操作數的每一位為 1 就把第一個操作數對應的位清零
      

 比較指令 CMP

;實質是一條減法指令
;沒有目标register,用來比較兩個數是否相等,結果放到 CPSR 的 'Z' 位判斷
mov r0, #2
mov r1, #1
cmp r0, r1      

 位測試指令 TST

;實質是與運算 常用于用來測試某一位或某幾位是 0 還是 1,結果通過 CPSR 的 'Z' 位判斷
tst r0, #0x3      

 相等測試指令 TEQ

;實質是異或運算,測試兩個數是否相等,兩個數相等時異或結果位 0,通過 CPSR 的 'Z' 位判斷
teq r0, r1      

 移位指令 LSL、LSR、ASR、ROR

;需要與mov配合,不能夠單獨使用
mov r0, #0xff
mov r1, r0, lsl #4  ;将 r0 邏輯左移 4 位放入 r1 中
;LSL 邏輯左移:高位移出,低位補零
;LSR 邏輯右移:低位移出,高位補零
;ASR 算是右移:低位移出,高位補符号位
;ROR 循環右移:低位移出,高位補低位移出位