ARM的指令集.ppt
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《常用ARM指令》课件
用于将数据从一个位置复制 到其他位置，如LDR和STR指 令。
算术指令
用于进行数学运算，如ADD 和SUB指令。
逻辑指令
用于执行逻辑运算，如AND 和OR指令。
分支指令
1
B
无条件分支到指定地址的指令。
2
BL
无条件分支并将下一条指令的地址存储到链接寄存器中。
3
CBZ
如果寄存器的值为零，则分支到指定地址。
STR
2
将寄存器中的数据存储到内存。
3
LDM
从内存中加载多个数据到寄存器。
调用子程Байду номын сангаас指令
1 BL
无条件分支并将下一条指令的地址存储到链接寄存器中。
2 BX
无条件分支到另一个指令集的指令。
软件中断指令
软件中断指令用于在程序中插入中断请求，以便处理外部事件。常用的软件 中断指令有SWI和BKPT。
《常用ARM指令》PPT课件
ARM架构是一种广泛应用于移动设备和嵌入式系统的处理器架构。本课程将 详细介绍常用的ARM指令种类，帮助您更好地理解和应用ARM架构。
ARM架构概述
ARM架构是一种RISC（精简指令集计算机）架构，设计用来提供高性能、低功耗和低成本的处理能力。
ARM指令的种类
数据移动指令
比较指令
CMP
用于比较寄存器的值和另一个 操作数。
CMN
用于比较寄存器的值和另一个 操作数的负值。
TST
用于测试寄存器的值和另一个 操作数的位。
条件执行指令
条件执行指令允许根据条件选择性地执行或跳过某个指令。常用的条件执行指令有BEQ、BNE、BGT等。
访问内存指令
1
LDR
从内存中加载数据到寄存器。
算术指令
用于进行数学运算，如ADD 和SUB指令。
逻辑指令
用于执行逻辑运算，如AND 和OR指令。
分支指令
1
B
无条件分支到指定地址的指令。
2
BL
无条件分支并将下一条指令的地址存储到链接寄存器中。
3
CBZ
如果寄存器的值为零，则分支到指定地址。
STR
2
将寄存器中的数据存储到内存。
3
LDM
从内存中加载多个数据到寄存器。
调用子程Байду номын сангаас指令
1 BL
无条件分支并将下一条指令的地址存储到链接寄存器中。
2 BX
无条件分支到另一个指令集的指令。
软件中断指令
软件中断指令用于在程序中插入中断请求，以便处理外部事件。常用的软件 中断指令有SWI和BKPT。
《常用ARM指令》PPT课件
ARM架构是一种广泛应用于移动设备和嵌入式系统的处理器架构。本课程将 详细介绍常用的ARM指令种类，帮助您更好地理解和应用ARM架构。
ARM架构概述
ARM架构是一种RISC（精简指令集计算机）架构，设计用来提供高性能、低功耗和低成本的处理能力。
ARM指令的种类
数据移动指令
比较指令
CMP
用于比较寄存器的值和另一个 操作数。
CMN
用于比较寄存器的值和另一个 操作数的负值。
TST
用于测试寄存器的值和另一个 操作数的位。
条件执行指令
条件执行指令允许根据条件选择性地执行或跳过某个指令。常用的条件执行指令有BEQ、BNE、BGT等。
访问内存指令
1
LDR
从内存中加载数据到寄存器。
第二讲ARM指令集课件
S用于恢复CPSR和强制用户位。当程序计数器 PC包含在LDM指令的register_list中，且S为1时， 则当前模式的SPSR被拷贝到CPSR中，使处理器 的程序返回和状态的恢复成为一个原子操作。如 果register_list中不包含程序计数器PC，S为1则 加载或存储的是用户模式下的寄存器组。
第二讲 ARM指令集
块拷贝与栈操作的对应关系
栈操作
块拷贝
先 增
后
先 减
后
地址变化方向
向上
向下
满
空
满
空
STMIB
LDMIB
STMFA
LDMED
STMIA
LDMIA
STMEA
LDMFD
LDMDB
STMDB
LDMEA
STMFD
LDMDA
STMDA
LDMFA
前变址不回写形式： [<Rn>，+/-<Rm>] 前变址回写形式： [<Rn>，+/-< Rm >]！ 后变址回写形式： [<Rn>]，+/-< Rm >
第二讲 ARM指令集
偏移量为寄存器值的指令编码类型对应关 系 31 28 27 25 24 23 22 21 20 19 16 15 12 11 8 7 6 5 4 3 0
内容提要
3．1 3．2 3．3 3．4
ARM指令的编码格式 数据处理指令寻址方式 Load/Store指令寻址 批量Load/Store指令寻址方式
第二讲 ARM指令集
3．1 ARM指令的编码格式
一般编码格式 指令条件码
第二讲 ARM指令集
一般编码格式
每条ARM指令占有4个字节，其指令长度为32位
第二讲 ARM指令集
块拷贝与栈操作的对应关系
栈操作
块拷贝
先 增
后
先 减
后
地址变化方向
向上
向下
满
空
满
空
STMIB
LDMIB
STMFA
LDMED
STMIA
LDMIA
STMEA
LDMFD
LDMDB
STMDB
LDMEA
STMFD
LDMDA
STMDA
LDMFA
前变址不回写形式： [<Rn>，+/-<Rm>] 前变址回写形式： [<Rn>，+/-< Rm >]！ 后变址回写形式： [<Rn>]，+/-< Rm >
第二讲 ARM指令集
偏移量为寄存器值的指令编码类型对应关 系 31 28 27 25 24 23 22 21 20 19 16 15 12 11 8 7 6 5 4 3 0
内容提要
3．1 3．2 3．3 3．4
ARM指令的编码格式 数据处理指令寻址方式 Load/Store指令寻址 批量Load/Store指令寻址方式
第二讲 ARM指令集
3．1 ARM指令的编码格式
一般编码格式 指令条件码
第二讲 ARM指令集
一般编码格式
每条ARM指令占有4个字节，其指令长度为32位
ARM7指令集.ppt
r3
r1
r2
ARM是三地址指令格式，指令的基本格式如下：
<opcode> {<cond>} {S} <Rd> ,<Rn>{,<operand2>}
其中<>号内的项是必须的，{}号内的项是可选的。 各项的说明如下： opcode：指令助记符； cond：执行条件；
S：是否影响CPSR寄存器的值；
Rd：目标寄存器；
0x00
0x00
0x00
0x12
8位常数
00000100100000000000000000000000
0x04
0x80
0x00
0x00
4.2 指令集介绍
arm数据处理指令指令编码opcode操作码功能表指令执行的条件码i用于区别立即数i为1和寄存器移位i为0opcode数据处理指令操作码第二操作数说明rd目标寄存器加法运算指令rn第一操作数寄存器带进位加法带进位减法指令s设置条件码与指令中的s位对应位测试指令adc0101sbc0110带进位逆向减法指令rsc0111tst1000相等测试指令teq1001比较指令cmp1010负数比较指令cmn1011逻辑或操作指令orr1100数据传送mov1101位清除指令bic1110数据非传送mvn1111add0100逆向减法指令rsb0011减法运算指令sub0010逻辑异或操作指令eor0001逻辑与操作指令and0000指令助记符操作码助记符说明操作条件码位置movrdoperand2数据传送rdoperand2movcondsmvnrdoperand2数据非传送rdoperand2mvncondsarm数据处理指令数据传送注
LDR R0，[R1,R2] ;R0=[R1+R2]
第三章 ARM指令集ok.ppt-LZQ
9
area example,code,readonly entry code32 Start ldr r2,=0x40000000 ldrb r1,[r2] cmp r1,#0 moveq r1,#0 movlt r1,#0xffffffff
10
movgt r1,#1 add r2,r2，#1 str r1,[r2] end
30
堆栈寻址
四种类型的堆栈工作方式 满递增堆栈：堆栈指针指向最后压入的数据， 且由低地址向高地址生成。 FA 满递减堆栈：堆栈指针指向最后压入的数据， 且由高地址向低地址生成。 FD 空递增堆栈：堆栈指针指向下一个将要放入数 据的空位置，且由低地址向高地址生成。 EA 空递减堆栈：堆栈指针指向下一个将要放入数 据的空位置，且由高地址向低地址生成。ED
22
寄存器寻址(寄存器移位寻址) 寄存器寻址(寄存器移位寻址)
第二操作数移位方式 LSL：逻辑左移，空出的最低有效位用0填充。 LSR：逻辑右移，空出的最高有效位用0填充。 ASL：算术左移，由于左移空出的有效位用0填充，因此 它与LSL同义。 ASR：算术右移，算术移位的对象是带符号数，移位过程 中必须保持操作数的符号不变。如果源操作数是正 数，空出的最高有效位用0填充，如果是负数用1填 充。 ROR：循环右移，移出的字的最低有效位依次填入空出的 最高有效位。 RRX：带扩展的循环右移。将寄存器的内容循环右移1位， 空位用原来C标志位填充。
27
变址寻址
2.后变址模式 后变址模式： 后变址模式 LDR R0，[R1] ，＃4 ；R0←[R1]、R1←R1＋4 以下是用后变址寻址形式来完成表拷贝工作 Copy ADR R1,TABLE1 ;R1指向TABLE1 ADR R2,TABLE2 ；R2指向TABLE2 LOOP LDR R0,[R1],#4 ；取TALBE1第一个数据 STR R0,[R2],#4 ；拷贝到TABLE2 ；若拷贝多字则返回LOOP ……. TABLE1 …….. TABLE2 思考：如果用前变址模式如何实现
ARM指令集PPT课件
Rd:=Rn+Op2
ADC
連進位旗標一起加 Rd:=Rn+Op2+進位
SUB
減
Rd:=Rn-Op2
2021/3/10
5
SBC
連進位旗標一起減 Rd:=Rn-Op2-進位?
ARM指令系統特點
指令符號
指令說明
RSB
反向減
RSC
帶進位的反向減
AND
邏輯and
ORR
邏輯or
EOR
邏輯xor
CMP
比較
CMN
ARM指令系統
ARM 指令系統特點 條件域 ARM指令的定址方式 ARM指令功能說明 未使用的指令空間 ARM巨集組譯
2021/3/10
1
ARM指令系統特點
指令
• SUBNES R4, R5, R7, LSR R2
組譯之後相對應的機器碼
• 0001 00 0 0100 1 0101 0100 0111 0 01 1 0010
BX R7
BXVS R0
• B 和 BL ---- 轉移及帶鏈結轉移
B{cond} label
BL{cond} label
B there
here: BLE here
BL SUBC
2021/3/10
13
ARM指令功能說明
• BLX ---- 帶鏈結分支並可選交換指令集
BLX{cond} Rm
輔助運算器存到記憶體
SWI
軟體中斷
系統呼叫
SWP 2021/3/10
暫存器和記憶體交換
Rd:=[Rn], [Rn]:=Rd 8
條件域
條件域決定在什麼時候執行該條指令
ARM指令的條件有16種, 以兩個字母的附加 字出現在指令的後面
ARM的指令系统 ppt课件
；读取R1地址上的存储器单元内容，即R0←[R1]，无条件执行
Lable
；跳转指令B，执行条件EQ，即相等则程序跳转到Lable处
R1，R1，R2 ；加法指令，R1 + R2→R1，即R1 + R2的结果送给R1
R1，R1，#1 ；加法指令，R1 + 1→R1，并影响状态寄存器（S）
第3条指令的R2和第4条指令的#1都是第二操作数。 第二操作数可以是：
和逻辑运算的单纯移位操作，操作数乘以2n可以 用左移n位来实现 ④ 当PC（R15）用作目的寄 存器时，可以实现程序跳转。如“MOV PC， LR”，所以这种跳转可以实现子程序调用及从子 程序返回，代替指令“B，BL” ⑤ 当PC作为目标 寄存器且指令中S位被设置时，指令在执行跳转 操作的同时，将当前处理器模式的SPSR寄存器 的内容复制到CPSR中。这种指令“MOVS PC LR”可以实现从某些异常中断中返回。
ppt课件
19
2.6 其他后缀
④ 索引后缀与堆栈后缀 索引后缀包括IA、IB、DA、DB； 堆栈后缀包括FD、ED、FA、EA。 这些后缀用于多寄存器加载/存储指令。
⑤ T后缀 T后缀含义是：指令在特权模式下对存储器的访问，将被存储器看成是 用户模式的访问。 T后缀一般只用在字传送和无符号字节传送中。
SUB R0，R0，#1 ；将R0减1，结果放入R0 MOV R0，#0xFF ；将立即数0xFF装入R0寄存器
ppt课件
7
2.2 寄存器寻址
寄存器寻址是指：操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段 指出的是寄存器的编号，指令执行时直接取出寄存器值来操作。
例：寄存器寻址举例
MOV R1， R2
；将R2的值存入R1中
第2章 ARM编程模型与指令集PPT课件
01.12.2020
2
ARM作为RISC处理器的特征
▪ RISC的特征 – 通过Load/Store在寄存器和内存中进行数据传递，数据处 理的操作只针对寄存器的内容，而不直接对存储器进行 操作。 – 简单的寻址模式，所有Load/Store的地址都只由寄存器内 容和指令域决定 – 统一和固定长度的指令域，简化了指令的译码
预取 发送 译码 执行 访存 写入 ARM10 （Fetch） (Issue) (Decode) (Execute) (Memory)（Write）
预取 预取 发送 译码 转换 执行 访存 写入 ARM11 （Fetch）（Fetch） (Issue) (Decode) （Snny） (Execute) (Memory)（Write）
中中断断 ((iirrqq)) 用于片通内用中外断设处理在硬件设IRQ计异常上响只应时允进许入此（模或式
管理
(svc) 操作者此系可外统保选，护为特代码只权允模许式）可系入统此特以复模权自位式和模由软式的件中下切断访换响应问处时。进
中止 未定义
(abt) 用 存于储理支器器持保虚护模拟式内存，和而/或用户在A模RM式7TD不M能I没有直大接用处切
中断 (irq) 用8于0通86用微中处断处理理器没有工作IR模Q异式常之响应分时!进入此模式
管理 (svc) 操作系统保护模式
系统复位和软件中断响应时进 入此模式
中止 (abt)
用于支持虚拟内存和/或存储器 保护
在ARM7TDMI没有大用处
未定义(und) 支持硬件协处理器的软件仿真
未定义指令异常响应时进入此 模式
3
2.1.2 ARM7TDMI的组成
▪ 主要组成部分如下：
– 寄存器堆：用来存储处理器的态。它有两个读端口和 一个写端口，而R15（程序寄存器）则有三个读端口和一 个写端口。
ARM体系结构与指令集(PPT152页)
（1）N （2）Z （3）C （4）V
19
2．Q标志位
在带DSP指令扩展的ARM v5及更高版本中， bit[27]被指定用于指示增强的DAP指令是否发 生了溢出，因此也就被称为Q标志位。同样， 在SPSR中bit[27]也被称为Q标志位，用于在异 常中断发生时保存和恢复CPSR中的Q标志位。
20
（7）如果把Thumb指令集也当作ARM体系 结构的一部分，那么还可以加上：在Thumb体 系结构中以高密度16位压缩形式表示指令集。
6
2.2 ARM处理器工作模式
表2-1
ARM处理器的工作模式
处理器工作模式
简写
描述
用户模式（User）
usr 正常程序执行模式，大部分任务执行在这种模式下
快速中断模式（FIQ）
15
（2）当异常中断发生时，该异常模式特 定的物理寄存器R14被设置成该异常模式的返 回地址，对于有些模式R14的值可能与返回地 址有一个常数的偏移量（如数据异常使用SUB PC，LR，#8返回）。
R14也可以被用做通用寄存器使用。
16
2.3.2 状态寄存器
当前程序状态寄存器（Current Program Status Register，CPSR）可以在任何处理器 模式下被访问，它包含下列内容：
（1）R13_<mode> （2）R14_<mode>
其中，<mode>可以是以下几种模式之一： usr、svc、abt、und、irp及fiq。
14
寄存器R14又被称为连接寄存器（Link Register，LR），在ARM体系结构中具有下面 两种特殊的作用。
（1）每一种处理器模式用自己的R14存放 当前子程序的返回地址。
19
2．Q标志位
在带DSP指令扩展的ARM v5及更高版本中， bit[27]被指定用于指示增强的DAP指令是否发 生了溢出，因此也就被称为Q标志位。同样， 在SPSR中bit[27]也被称为Q标志位，用于在异 常中断发生时保存和恢复CPSR中的Q标志位。
20
（7）如果把Thumb指令集也当作ARM体系 结构的一部分，那么还可以加上：在Thumb体 系结构中以高密度16位压缩形式表示指令集。
6
2.2 ARM处理器工作模式
表2-1
ARM处理器的工作模式
处理器工作模式
简写
描述
用户模式（User）
usr 正常程序执行模式，大部分任务执行在这种模式下
快速中断模式（FIQ）
15
（2）当异常中断发生时，该异常模式特 定的物理寄存器R14被设置成该异常模式的返 回地址，对于有些模式R14的值可能与返回地 址有一个常数的偏移量（如数据异常使用SUB PC，LR，#8返回）。
R14也可以被用做通用寄存器使用。
16
2.3.2 状态寄存器
当前程序状态寄存器（Current Program Status Register，CPSR）可以在任何处理器 模式下被访问，它包含下列内容：
（1）R13_<mode> （2）R14_<mode>
其中，<mode>可以是以下几种模式之一： usr、svc、abt、und、irp及fiq。
14
寄存器R14又被称为连接寄存器（Link Register，LR），在ARM体系结构中具有下面 两种特殊的作用。
（1）每一种处理器模式用自己的R14存放 当前子程序的返回地址。
第3章ARM的指令系统PPT课件
指令进行存取
条件执行：所有指令都可条件执行 指令可以自己决定是否影响标志位
条件执行及标志位**
ARM指令可以通过添加适当的条件码后缀来达到条件 执行的目的。
这样可以提高代码密度，减少分支跳转指令数目，提高性能。
CMP r3,#0
CMP r3,#0
BEQ skip
ADDNE r0,r1,r2
ADD R2,R0,R1,LSR #5
MOV R1,R0,LSL #2
逻辑左移3位
R2 0x01
0x08
R0 0x5058
MOV R0,R2,LSL #311LSL移位操作：0
LSR移位操作：
0
ASR移位操作：
ROR移位操作：
RRX移位操作：
C
3.1 ARM处理器的寻址方式
3.1.2 内存访问指令寻址方式
;送0到R0
ADD R3,R3,＃1 ;R3的值加1
CMP R7,＃1000 ;R7的值和1000比较
9
3.1.1 数据处理指令寻址方式
2．寄存器寻址方式
寄存器的值可以被直接用于数据操作指令，这种寻址方 式是各类处理器经常采用的一种方式，也是一种执行效 率较高的寻址方式，如：
MOV R2,R0
后是否改变状态标志 状态标志位只有4位 有两种指令密度 无整数除法指令 大多数ARM指令都可以条件执
行 有适合DSP处理的乘加指令 Load/Store访存体系结构
x86指令集
非规整指令格式 即：非正交指令格式
二地址指令 指令隐含决定运算完毕后是否
改变状态标志 状态标志位有6位 单一指令密度 有整数除法指令 专用条件判断指令进行程序分
下表为所有可能的条件码：
注意:AL为默认状态，不需要单独指出
条件执行：所有指令都可条件执行 指令可以自己决定是否影响标志位
条件执行及标志位**
ARM指令可以通过添加适当的条件码后缀来达到条件 执行的目的。
这样可以提高代码密度，减少分支跳转指令数目，提高性能。
CMP r3,#0
CMP r3,#0
BEQ skip
ADDNE r0,r1,r2
ADD R2,R0,R1,LSR #5
MOV R1,R0,LSL #2
逻辑左移3位
R2 0x01
0x08
R0 0x5058
MOV R0,R2,LSL #311LSL移位操作：0
LSR移位操作：
0
ASR移位操作：
ROR移位操作：
RRX移位操作：
C
3.1 ARM处理器的寻址方式
3.1.2 内存访问指令寻址方式
;送0到R0
ADD R3,R3,＃1 ;R3的值加1
CMP R7,＃1000 ;R7的值和1000比较
9
3.1.1 数据处理指令寻址方式
2．寄存器寻址方式
寄存器的值可以被直接用于数据操作指令，这种寻址方 式是各类处理器经常采用的一种方式，也是一种执行效 率较高的寻址方式，如：
MOV R2,R0
后是否改变状态标志 状态标志位只有4位 有两种指令密度 无整数除法指令 大多数ARM指令都可以条件执
行 有适合DSP处理的乘加指令 Load/Store访存体系结构
x86指令集
非规整指令格式 即：非正交指令格式
二地址指令 指令隐含决定运算完毕后是否
改变状态标志 状态标志位有6位 单一指令密度 有整数除法指令 专用条件判断指令进行程序分
下表为所有可能的条件码：
注意:AL为默认状态，不需要单独指出
第三章 ARM指令集()资料PPT课件
2020/11/3
12
指令格式使用举例：
LDR R0,[R1]
；读取R1地址上的存储单元内容， 执行条件AL
BEQ DATAEVEN ；条件执行分支指令，执行条件 EQ，即相等则跳转到DATAEVEN
ADDS R2,R1,#1
；加法指令，R2←R1+1，影响CPSR 寄存器（S）
SUBNES R2,R1,#0x20
ARM指令集可以分为六大类，分别为数据 处理指令、Load/Store指令、跳转指令、程序 状态寄存器处理指令、协处理器指令和异常产 生指令。
ARM指令使用的基本格式如下：
〈opcode〉{〈cond〉}{S} 〈Rd〉，〈Rn〉{，〈operand2〉}
CPSSR中oc可op的nc选do条d后e件缀码；R。操可n若o作 选存pR指码的ed放定r；条a第目“指件n标d1令码S操2”寄助；，第作存记执则2器数符行个根。条，的据操件如寄指L，作存D令如R数器执E、Q。行S、T结RN等果E等。更。新
2020/11/3
14
3.2.1 立即寻址
立即寻址也叫立即数寻址，这是一种特殊的寻址方 式，操作数本身就在指令中给出，只要取出指令也
就取到了操作数，这个操作数被称为立即数，对应
的寻址方式也就叫做立即寻址。例如以下指令：
ADD R0，R0，＃1
/*R0←R0＋1*/
ADD R0，R0，＃0x3f /*R0←R0＋0x3f*/
➢ 德国luaterbach公司开发，旋极公司代理
5. Hitool for ARM（上海祥佑数码科技）
6. Embest IDE（深圳英蓓特）
7. ADS（武汉创维特）
2020/11/3
3
ARM微处理器指令集
十六进制数，＃后加 0x或&,如 #0x3f,#&3f. 二进制数， 十进制数， ＃后加 0b, 如 #0b1011 #后加 0d或缺省,如#0d678,#789
如何构造32位立即数？
12
在指令格式中，第二个操作数有12位：
12 11 87 0
……
rot
Immed_8
Shifter ROR immediate
31 0 0
SUB R3，R2，R1，LSL #2 ；R3←R2-(R1左移2位) SUB R3，R2，R1，LSR R0 ；R3←R2-(R1右移R0位) 18
（3）ASL：算术左移，由于左移空出的有效 位用0填充，因此它与LSL同义。 （4）ASR：算术右移 (Arithmetic Shift Right) 。 算术移位的对象是带符号数，移位过程中必须保 持操作数的符号不变。如果源操作数是正数，空 出的最高有效位用0 填充，如果是负数用1填充。
31
C
0
SUB R3，R2，R1，ROR #2 ；R3←R2+(R1循环右移2位) SUB R3，R2，R1，RRX R0 20 ；R3←R2-(R1带进位位循环右移R0位)
3、第二操作数的移位位数
移位位数可以用立即数方式或者寄存器方式给出，其 值均小于32，应为0---31。 如下所示：
ADD R3，R2，R1，LSR #2 ；R3R2+(R1右移2位) ADD R3，R2，R1，LSR R4 ；R3R2+(R1右移R4位) 寄存器R1的内容分别逻辑右移2位、R4位,再与寄存 器R2的内容相加，结果放入R3中。
ror #0 ror #8 ror #30
31
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
如何构造32位立即数？
12
在指令格式中，第二个操作数有12位：
12 11 87 0
……
rot
Immed_8
Shifter ROR immediate
31 0 0
SUB R3，R2，R1，LSL #2 ；R3←R2-(R1左移2位) SUB R3，R2，R1，LSR R0 ；R3←R2-(R1右移R0位) 18
（3）ASL：算术左移，由于左移空出的有效 位用0填充，因此它与LSL同义。 （4）ASR：算术右移 (Arithmetic Shift Right) 。 算术移位的对象是带符号数，移位过程中必须保 持操作数的符号不变。如果源操作数是正数，空 出的最高有效位用0 填充，如果是负数用1填充。
31
C
0
SUB R3，R2，R1，ROR #2 ；R3←R2+(R1循环右移2位) SUB R3，R2，R1，RRX R0 20 ；R3←R2-(R1带进位位循环右移R0位)
3、第二操作数的移位位数
移位位数可以用立即数方式或者寄存器方式给出，其 值均小于32，应为0---31。 如下所示：
ADD R3，R2，R1，LSR #2 ；R3R2+(R1右移2位) ADD R3，R2，R1，LSR R4 ；R3R2+(R1右移R4位) 寄存器R1的内容分别逻辑右移2位、R4位,再与寄存 器R2的内容相加，结果放入R3中。
ror #0 ror #8 ror #30
31
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
《ARM指令集》课件
ARM指令集逐渐被广泛应用于嵌入式系统。
3
2000年代至今
随着移动设备的普及，ARM指令集在智能手机 、平板电脑等领域得到广泛应用。
ARM指令集的特点和优势
低功耗
ARM指令集以其低功耗特性而闻名，适合于移动设备和嵌入式系统。
高性能
ARM指令集采用精简的指令集设计，使得处理器能够快速执行指令，提高性能。
ARM指令集还支持流水线技术，即将一条指令的执行分为取指、译码、执行、存回等多个阶段，以提高 程序的执行效率。
03
ARM指令集的编程实践
ARM指令集在汇编语言中的应用
01
ARM指令集在汇编语言中主要用于编写低级程序，如操作系统内核、 驱动程序等。
02
ARM指令集提供了丰富的控制和数据处理指令，使得汇编语言能够高 效地控制硬件和执行复杂的数据处理任务。
01
指令级并行
在同一时钟周期内，处理多条指令 。
线程级并行
利用多线程并行执行，提高整体性 能。
03
02
数据级并行
对数据进行分组处理，提高处理速 度。
任务级并行
将复杂任务分解为多个子任务，并 行执行。
04
ARM指令集的功耗优化技术
动态电压频率调节
根据实际需求调整电压和频率，降低功耗。
低功耗模式
在空闲或低负载时，进入低功耗模式，降低 功耗。
易于移植
ARM指令集具有良好的可移植性，使得软件在不同ARM处理器之间易于移植。
开放架构
ARM指令集采用开放架构，允许厂商根据需求进行定制和扩展。
ARM指令集的应用领域
智能手机
ARM指令集广泛应用于智能 手机领域，包括苹果、三星
、华为等知名品牌。
3
2000年代至今
随着移动设备的普及，ARM指令集在智能手机 、平板电脑等领域得到广泛应用。
ARM指令集的特点和优势
低功耗
ARM指令集以其低功耗特性而闻名，适合于移动设备和嵌入式系统。
高性能
ARM指令集采用精简的指令集设计，使得处理器能够快速执行指令，提高性能。
ARM指令集还支持流水线技术，即将一条指令的执行分为取指、译码、执行、存回等多个阶段，以提高 程序的执行效率。
03
ARM指令集的编程实践
ARM指令集在汇编语言中的应用
01
ARM指令集在汇编语言中主要用于编写低级程序，如操作系统内核、 驱动程序等。
02
ARM指令集提供了丰富的控制和数据处理指令，使得汇编语言能够高 效地控制硬件和执行复杂的数据处理任务。
01
指令级并行
在同一时钟周期内，处理多条指令 。
线程级并行
利用多线程并行执行，提高整体性 能。
03
02
数据级并行
对数据进行分组处理，提高处理速 度。
任务级并行
将复杂任务分解为多个子任务，并 行执行。
04
ARM指令集的功耗优化技术
动态电压频率调节
根据实际需求调整电压和频率，降低功耗。
低功耗模式
在空闲或低负载时，进入低功耗模式，降低 功耗。
易于移植
ARM指令集具有良好的可移植性，使得软件在不同ARM处理器之间易于移植。
开放架构
ARM指令集采用开放架构，允许厂商根据需求进行定制和扩展。
ARM指令集的应用领域
智能手机
ARM指令集广泛应用于智能 手机领域，包括苹果、三星
、华为等知名品牌。
第3章 3.3 ARM指令及应用程序设计数据处理指令.ppt
• BEQ D1
；分支指令，执行条件EQ，即
相等则跳转到D1
• ADDS R1，R1，#1 ；加法指令，R1+1 → R1，影 响CPSR寄存器(S)
• SUBNES R1，R1，#0x10 ；条件执行减法运算 (NE)，R1-0x10=>R1，影响CPSR寄存器(S)
February 7, 2020
⑨EOR——逻辑“异或”操作指令
EOR指令将operand2的值与寄存器Rn的值按位逻辑 “异或”操作,结果保存到Rd中。
指令格式如下: EOR{cond}{S} Rd，Rn，operand2
指令举例如下： EOR R1,R1,#0x0F ；将Rl的低4位取反 EORS R0,R5,#0x01 ；将R0=R5^0x01,并影响标志位
February 7, 2020
Neusoft Institute of Information
(2) 算术逻辑运算指令 ① ADD——加法运算指令
ADD指令将operand2的数据与Rn的值相加,结果保 存到Rd寄存器.
指令格式如下： ADD{cond}{S} Rd，Rn，operand2 指令举例如下： • ADDS R1，R1，#1 ；R1＝R1+1 • ADDS R3，R1，R2，LSL #2 ；R3＝R1+R2<<2
February 7, 2020
Neusoft Institute of Information
在上面的基本格式中，“<>”符号内的项是 必需的，“{}”符号内的项是可选的。
例如，<opcode>是指令助记符，这是必须 书写的；而{<cond>}为指令执行条件，是可选项。 若不书写，则使用默认条件AL(无条件执行)。
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MSR/MRS
PSW到GPRs的传送指令MRS； GPRs 到PSW的传送指令MSR； 修改PSW一般是通过“读-修改-写”3个步骤来完成。 不能通过该指令直接修改CPSR中的T位直接将程序
状态切换到Thumb状态，而是必须通过BX指令完 成状态切换。
4.4 异常中断产生指令
SWI指令用于产生SWI异常中断，可以实现在 用户模式下对OS中特权模式的程序调用。
举例
ADD R0，R0，#1 AND R8，R7，#0xFF MOV R1，#0x00012800
2. 寄存器寻址
利用寄存器中的数值作 为操作数，指令中的地 址码给出的是寄存器名
举例
ADD R0，R1，R2 ADD R3，R2，R1，LSR #2
第二操作数位寄存器型 ADD R3，R2，R1，LSR R4
4.1 乘法指令
完成2个寄存器的数据相乘。按照结果位宽可分成两类：
64位结果； 仅保留最低有效32位。
2种类型都有“乘-累加”变形，即将成绩连续相加成总和，且适用 于无符号和有符号数
乘法指令举例
MUL、 MLA、 UMULL、 UMLAL、 SMULL、 SMLAL
乘（32位结果） 乘-累加（32位结果） 无符号数长乘 无符号数长乘-累加 符号数长乘 符号数长乘-累加
回顾
第六章 ARM基本指令集与寻址介 绍
6.1 指令集的特征与功能 6.2 ARM寻址方式 6.3 ARM指令集编码格式 6.4 Thumb指令集
6.1 指令集的特征与功能
1 指令概念
机器指令（machine instruction） 指令集 （Instruction Set）
2. 机器指令要素
执响R条2行C件←P条条执S影R读R内件件执行1的响RA-取容加执0N2行减L标CxR←，（法E行2P条法1志，0R执地总指S分件：；位影1R行址是令支+E的1Q条上）：指；标，件的令志， 即相等位则跳转
SUBNES R2，R1，#0x20
NZ C V
……
I F T M4 M3 M2 M1 M0
4. 数据处理指令
Register-memory Register-Register
RISC采用 Register-Regiter （Load-Store）
6.2.2 ARM处理器的 寻址方式
1. 立即寻址
操作数直接通过指令 给出，数据包含在32 位指令编码中。
32位有效立即数通过 循环右移偶数位而间 接得到
4.将结果值存入内存513位置；
Store
6. 指令类型的基本分类
典型分类 数据传送
算术 逻辑 I/O 系统控制 控制传递
指令举例 Load，Store，Push，Pop
Add，Sub，Mul，Div AND，OR，NOT，Shift
Read，Write SWI（软中断），BKPT Jump，Return，NOP，
返回
小结
6.3 ARM指令集编码与格 式
1. ARM指令分类
分类指令
指令列举
数据处理 数据传送
状态寄存器访问
ADD、ADC、SUB、RSB、SBC； MOV、MVN； AND、ORR、EOR、BIC；CMP、CMN；TST、TEQ； MUL、MLA、UMULL、UMLAL、SMULL、SMLAL
对堆栈的访问通过堆栈 指针R13指向堆栈区域来 实现
6. 块拷贝寻址
是多寄存器传送指令 举例
LDM/STM的寻址方式， STMIA R9！,(R0,R1,R5)
可以把内存中的数据块 STMIB R9！,(R0,R1,R5) 加载到多个寄存器中去。
STMDA R9！,(R0,R1,R5)
字节传送： R0 ←Mem8[R1]
半字传送： R1 ←Mem16[R0+20]
5. 堆栈寻址
Stack是用于保存数据的 一块连续内存，按照 FIFO或FILO顺序存取
举例
STMFD SP！{R1-R7，LR}
指向堆栈的地址寄存器 成为堆栈指针（SP）
ห้องสมุดไป่ตู้
LDMFD SP！{R1-R7，LR}
向I/O模块发出命令
Load，Store，Push， Pop
Add，Sub，Mul， Div
AND，OR，NOT， Shift
Read，Write
特权指令，保留给操作系统使用
修改PC，以完成程序调用/返回，管 理参数传送
SWI（软中断）， BKPT
Jump，Return， NOP，
10. 汇编语言 －举例
4.2.1 单寄存器存取指令
LDR/STR
传送的数据可以是8位字节、16位半字或32位字
可以适用7种寻址方式；
B表示传送无符号字
可以适用自动变址寻址方式（硬件支持） 节还是字。缺省
指令格式
B=0为传送字
前变址：
LDR|STR {<cond>} {B} Rd,[Rn，<offset>] {!}
Rd ← （Rm*Rs）[31：0] Rd ← （Rm*Rs+Rn）[31：0] RdHi：RdLo ← Rn * Rs RdHi：RdLo += Rn * Rs RdHi：RdLo ← Rn * Rs RdHi：RdLo += Rn * Rs
4.2 Load/Store 指令
ARM处理器是Load/Store型的。
用机器语言编程语句 N = I + J + K
6.2 ARM寻址方式
6.2.1 寻址方式
1. 寻址方式的考虑
为什么要采用多种寻址方式？ 基本寻址方式：
立即寻址 直接寻址 间接寻址 寄存器寻址 寄存器间接寻址 偏移寻址 堆栈寻址
2. RISC体系采用的指令集结构ISA
有两种ISA：
LDR、STR(单寄存器存取)； LDM、STM（多寄存器存取）；SWP(信号量） MRS、MSR
分支指令 B、BL；BX、BLX；
异常产生 协处理器
SWI（软中断产生）；BKPT（断点指令）； CDP；LDC、STC；MCR、MRC；
2. ARM指令编码
ARM指令编码格式 ARM条件编码格式
7. 指令集设计的关键环节
指令集设计是计算机设计最有影响的方面
基本设计出发点
操作指令表
应提供多少和怎样的操作？
数据类型 指令格式 寄存器
对几种数据类型完成操作？ 8位字节？32位字？64位双字？
指令位长度，地址数目，各字段大小
寻址方式
CPU寄存器数目以及其用途
指定操作数产生的方式
8. 操作数类型
数 1.算术运算指令 ADD、 SUB、 ADC、SBC 、 RSB、RSC ； 据 处 2.逻辑运算指令 AND、ORR、EOR、BIC； 理 3. 比较指令 CMP、CMN；
4.测试指令 TST、TEQ； 5. 乘法指令 MUL、MLA、UMULL、UMLAL、SMULL、SMLAL 6. 数据传送指令 MOV、MVN；
可用一条指令将16个可见寄存器的任意子集存储到 内存或者相反。
寻址模式受到限制
LDM/STM的两种用途
可允许OS加载或存储用户模式寄存器来保护和恢复 用户处理状态（保存作业现场）；
可作为异常处理返回的一部分，完成从SPSR中恢复 CPSR。
多寄存器存取指令形式 指令举例
4.3 状态寄存器与GPRs之间的 传送
由编译器完成符号→二进制的转换
5. 指令类型
指令集必须充分，应允许用户表达任何处理任务，可 以表示任何高级语言的指令形式。
E.g.一行简单程序：
➢ X=X+Y ➢ 设:
X的内存位置513; Y的内存位置514;
1.将内存513位置的值放入寄存器reg_x； Load 2.将内存514的值放到另一寄存器reg_y； Load 3.将reg_y加到reg_x,将结果放入reg_x；ADD
地址
无符号整数32位
数值
整数或定点数 浮点数 十进制数 BCD（Binary Coded Decimal）
字符
ASCII码
逻辑数据
9. 操作类型
典型分类
CPU动作
指令举例
数据传送 算术
逻辑 I/O 系统控制 控制传递
传送数据到另一个位置
ALU内完成功能 设置条件代码和标志
同算术指令
2. Thumb指令集特点
16位指令编码
压缩指令，在ARM的Pipeline中先动态解压，再作为标准32位 ARM指令执行
CPSR[5]位T决定指令流类型：T=1则Thumb；
Thumb指令集没有协处理器、信号量、乘加、64位乘、状态寄 存器等指令；
指令均为无条件执行，只有B指令除外；
LDM/STM根据其后缀名，
STMDB
R9！,(R0,R1,R5)
其寻址方式有所不同
LDM/STM的后缀选择
7. 相对寻址
可以认为是基址为PC的 变址寻址，偏移量给出 了目的地址于现行指令 之间的相对位置。
子程序入口 地址
举例
转移到SUBR
BL SUBR 。。。。。。
SUBR MOV PC，R14
每一个机器指令必须包含CPU执行所需的全部信息
CPU访问 存储器或
I/O
取指令
CPU内部 操作
指令地址 计算
指令译码
指令完成取 下一条
取操作数
多操 作数
操作数 地址 计算
数据操作
存操作数
多结果
操作数 地址 计算
2. 机器指令要素
操作码 （opcode） 源操作数引用 结果操作数引用 下一指令引用
将数据从存储器中调入寄存器中进行处理； 处理完成后经过寄存器将结果存回到存储器中
PSW到GPRs的传送指令MRS； GPRs 到PSW的传送指令MSR； 修改PSW一般是通过“读-修改-写”3个步骤来完成。 不能通过该指令直接修改CPSR中的T位直接将程序
状态切换到Thumb状态，而是必须通过BX指令完 成状态切换。
4.4 异常中断产生指令
SWI指令用于产生SWI异常中断，可以实现在 用户模式下对OS中特权模式的程序调用。
举例
ADD R0，R0，#1 AND R8，R7，#0xFF MOV R1，#0x00012800
2. 寄存器寻址
利用寄存器中的数值作 为操作数，指令中的地 址码给出的是寄存器名
举例
ADD R0，R1，R2 ADD R3，R2，R1，LSR #2
第二操作数位寄存器型 ADD R3，R2，R1，LSR R4
4.1 乘法指令
完成2个寄存器的数据相乘。按照结果位宽可分成两类：
64位结果； 仅保留最低有效32位。
2种类型都有“乘-累加”变形，即将成绩连续相加成总和，且适用 于无符号和有符号数
乘法指令举例
MUL、 MLA、 UMULL、 UMLAL、 SMULL、 SMLAL
乘（32位结果） 乘-累加（32位结果） 无符号数长乘 无符号数长乘-累加 符号数长乘 符号数长乘-累加
回顾
第六章 ARM基本指令集与寻址介 绍
6.1 指令集的特征与功能 6.2 ARM寻址方式 6.3 ARM指令集编码格式 6.4 Thumb指令集
6.1 指令集的特征与功能
1 指令概念
机器指令（machine instruction） 指令集 （Instruction Set）
2. 机器指令要素
执响R条2行C件←P条条执S影R读R内件件执行1的响RA-取容加执0N2行减L标CxR←，（法E行2P条法1志，0R执地总指S分件：；位影1R行址是令支+E的1Q条上）：指；标，件的令志， 即相等位则跳转
SUBNES R2，R1，#0x20
NZ C V
……
I F T M4 M3 M2 M1 M0
4. 数据处理指令
Register-memory Register-Register
RISC采用 Register-Regiter （Load-Store）
6.2.2 ARM处理器的 寻址方式
1. 立即寻址
操作数直接通过指令 给出，数据包含在32 位指令编码中。
32位有效立即数通过 循环右移偶数位而间 接得到
4.将结果值存入内存513位置；
Store
6. 指令类型的基本分类
典型分类 数据传送
算术 逻辑 I/O 系统控制 控制传递
指令举例 Load，Store，Push，Pop
Add，Sub，Mul，Div AND，OR，NOT，Shift
Read，Write SWI（软中断），BKPT Jump，Return，NOP，
返回
小结
6.3 ARM指令集编码与格 式
1. ARM指令分类
分类指令
指令列举
数据处理 数据传送
状态寄存器访问
ADD、ADC、SUB、RSB、SBC； MOV、MVN； AND、ORR、EOR、BIC；CMP、CMN；TST、TEQ； MUL、MLA、UMULL、UMLAL、SMULL、SMLAL
对堆栈的访问通过堆栈 指针R13指向堆栈区域来 实现
6. 块拷贝寻址
是多寄存器传送指令 举例
LDM/STM的寻址方式， STMIA R9！,(R0,R1,R5)
可以把内存中的数据块 STMIB R9！,(R0,R1,R5) 加载到多个寄存器中去。
STMDA R9！,(R0,R1,R5)
字节传送： R0 ←Mem8[R1]
半字传送： R1 ←Mem16[R0+20]
5. 堆栈寻址
Stack是用于保存数据的 一块连续内存，按照 FIFO或FILO顺序存取
举例
STMFD SP！{R1-R7，LR}
指向堆栈的地址寄存器 成为堆栈指针（SP）
ห้องสมุดไป่ตู้
LDMFD SP！{R1-R7，LR}
向I/O模块发出命令
Load，Store，Push， Pop
Add，Sub，Mul， Div
AND，OR，NOT， Shift
Read，Write
特权指令，保留给操作系统使用
修改PC，以完成程序调用/返回，管 理参数传送
SWI（软中断）， BKPT
Jump，Return， NOP，
10. 汇编语言 －举例
4.2.1 单寄存器存取指令
LDR/STR
传送的数据可以是8位字节、16位半字或32位字
可以适用7种寻址方式；
B表示传送无符号字
可以适用自动变址寻址方式（硬件支持） 节还是字。缺省
指令格式
B=0为传送字
前变址：
LDR|STR {<cond>} {B} Rd,[Rn，<offset>] {!}
Rd ← （Rm*Rs）[31：0] Rd ← （Rm*Rs+Rn）[31：0] RdHi：RdLo ← Rn * Rs RdHi：RdLo += Rn * Rs RdHi：RdLo ← Rn * Rs RdHi：RdLo += Rn * Rs
4.2 Load/Store 指令
ARM处理器是Load/Store型的。
用机器语言编程语句 N = I + J + K
6.2 ARM寻址方式
6.2.1 寻址方式
1. 寻址方式的考虑
为什么要采用多种寻址方式？ 基本寻址方式：
立即寻址 直接寻址 间接寻址 寄存器寻址 寄存器间接寻址 偏移寻址 堆栈寻址
2. RISC体系采用的指令集结构ISA
有两种ISA：
LDR、STR(单寄存器存取)； LDM、STM（多寄存器存取）；SWP(信号量） MRS、MSR
分支指令 B、BL；BX、BLX；
异常产生 协处理器
SWI（软中断产生）；BKPT（断点指令）； CDP；LDC、STC；MCR、MRC；
2. ARM指令编码
ARM指令编码格式 ARM条件编码格式
7. 指令集设计的关键环节
指令集设计是计算机设计最有影响的方面
基本设计出发点
操作指令表
应提供多少和怎样的操作？
数据类型 指令格式 寄存器
对几种数据类型完成操作？ 8位字节？32位字？64位双字？
指令位长度，地址数目，各字段大小
寻址方式
CPU寄存器数目以及其用途
指定操作数产生的方式
8. 操作数类型
数 1.算术运算指令 ADD、 SUB、 ADC、SBC 、 RSB、RSC ； 据 处 2.逻辑运算指令 AND、ORR、EOR、BIC； 理 3. 比较指令 CMP、CMN；
4.测试指令 TST、TEQ； 5. 乘法指令 MUL、MLA、UMULL、UMLAL、SMULL、SMLAL 6. 数据传送指令 MOV、MVN；
可用一条指令将16个可见寄存器的任意子集存储到 内存或者相反。
寻址模式受到限制
LDM/STM的两种用途
可允许OS加载或存储用户模式寄存器来保护和恢复 用户处理状态（保存作业现场）；
可作为异常处理返回的一部分，完成从SPSR中恢复 CPSR。
多寄存器存取指令形式 指令举例
4.3 状态寄存器与GPRs之间的 传送
由编译器完成符号→二进制的转换
5. 指令类型
指令集必须充分，应允许用户表达任何处理任务，可 以表示任何高级语言的指令形式。
E.g.一行简单程序：
➢ X=X+Y ➢ 设:
X的内存位置513; Y的内存位置514;
1.将内存513位置的值放入寄存器reg_x； Load 2.将内存514的值放到另一寄存器reg_y； Load 3.将reg_y加到reg_x,将结果放入reg_x；ADD
地址
无符号整数32位
数值
整数或定点数 浮点数 十进制数 BCD（Binary Coded Decimal）
字符
ASCII码
逻辑数据
9. 操作类型
典型分类
CPU动作
指令举例
数据传送 算术
逻辑 I/O 系统控制 控制传递
传送数据到另一个位置
ALU内完成功能 设置条件代码和标志
同算术指令
2. Thumb指令集特点
16位指令编码
压缩指令，在ARM的Pipeline中先动态解压，再作为标准32位 ARM指令执行
CPSR[5]位T决定指令流类型：T=1则Thumb；
Thumb指令集没有协处理器、信号量、乘加、64位乘、状态寄 存器等指令；
指令均为无条件执行，只有B指令除外；
LDM/STM根据其后缀名，
STMDB
R9！,(R0,R1,R5)
其寻址方式有所不同
LDM/STM的后缀选择
7. 相对寻址
可以认为是基址为PC的 变址寻址，偏移量给出 了目的地址于现行指令 之间的相对位置。
子程序入口 地址
举例
转移到SUBR
BL SUBR 。。。。。。
SUBR MOV PC，R14
每一个机器指令必须包含CPU执行所需的全部信息
CPU访问 存储器或
I/O
取指令
CPU内部 操作
指令地址 计算
指令译码
指令完成取 下一条
取操作数
多操 作数
操作数 地址 计算
数据操作
存操作数
多结果
操作数 地址 计算
2. 机器指令要素
操作码 （opcode） 源操作数引用 结果操作数引用 下一指令引用
将数据从存储器中调入寄存器中进行处理； 处理完成后经过寄存器将结果存回到存储器中