ARM汇编笔记之一

ARM的体系架构

哈佛架构

 寄存器

指令集

ARM指令是32位指令，即每个指令都是固定长度32位。一般ARM指令的主体采用三个字母的缩写，例如MOV。在此基础上会增加条件判断等一些额外的信息，生成最终指令，例如MOVNE。

分类

• 数据操作类： 最主要的一类指令，完成大部分功能，例如ADD、CMP
• 加载保存类： 用于加载或者保存一个寄存器的指令，例如LDR、STR
• 分支类：      通过修改PC寄存器控制程序执行的指令
• SWI类：      软中断，可以用于调用预定义的方法
• 浮点运算类： 通过协处理器执行浮点运算的指令

指令结构

下面举例说明各类指令的结构：

数据操作类指令：

ADD{cond}{S} <dest> <lhs> <rhs>{,shift}

其中：{cond}表示条件，可用的条件标识见下面说明。如果没有指定，就默认是总是执行该指令。

　　{S}表示是否设置标志位，如果有S，表示会根据指令执行结果设置标志位。

　　<dest>是保存结果的目标寄存器

　　<lhs>是左操作数，必须是寄存器

　　<rhs>是右操作数，可以是寄存器或者立即数。

　　{,shift}是对右操作数的移位指令。

 

{cond}可选的条件主要有

　　AL(always),NV(never),

　　EQ(equal,标志位Z设置时为真),NE(not equal,标志位Z清除时为真),VS(overflow set,标志位V设置时是真),VC(overflow clear,标志位V清除时是真),MI(minus,标志位N设置时是真),PL(plus,标志位N清除时为真),CS(carry set,标志位C设置时为真),CC(carry clear,标志位C清除时是真)

　　HI(higher,上条CMP或SUB指令的左操作数大于右操作数时为真,无符号),LS(lower or same,与HI相反)

　　GE(greater or equal),LT(less than),GT(greater than),LE(less or equal):这四个条件与HI/LS类似，只是把操作数作为有符号数来处理。

 

标志位有N（negative）、Z（zero）、V（overflow）、C（carry）。当设置S时，逻辑指令会根据结果修改N、Z，根据右操作数的移位修改C；而算术指令会根据结果修改N、Z、V、C。

逻辑指令的修改逻辑如下：

• 如果运算结果是负数（bit31=1），N置位，否则清除
• 如果运算结果是0，Z置位，否则清除
• 如果<rhs>设置了移位，则C由移位结果设置，否则不修改
• V不修改

算术指令的修改逻辑如下：

• 如果运算结果是负数（bit31=1），N置位，否则清除
• 如果运算结果是0，Z置位，否则清除
• 如果运算结果产生进位，则设置C，否则清除
• 如果运算结果产生溢出，则设置V，否则清除

如果右操作数是立即数，数值范围是有限制的。数据操作类指令是有12位空闲的，理论上可以存储[0,4095]或者[-2048,2047]，但是考虑到R15寄存器的26..31位是存储了标志位的，ARM对立即数的存储做了限制，分为两段，高4位是位置信息（实际是值部分的循环右移位数），剩余8位是值，因此立即数的范围是[0,255]。

右操作数在传输给ALU进行计算之前还可以进行一些处理，主要是移位（包括逻辑移位和算数移位）和旋转（rotate）。

 

加载保存类指令结构：

STR{cond} <src>, [base{,<offset>}]

其中：

　　src是寄存器，保存着要存储的值

　　base是寄存器，保存目标位置的基地址

　　offset是可选的地址偏移量，可以是立即数或者寄存器。如果是寄存器，与数值操作指令的右操作数一样，可以先执行移位。

如果目标地址后面增加!，那么存储完数据后会更新base，指向下一个存储位置，相当于立即执行ADD base,base,offset。

STR指令默认是操作一个word，如果想操作一个字节，需要使用STRB指令。

STR指令还有一个post-indexing模式，STR{cond} <src>,[<base>],<offset>，即先存储再更新base。