ARM与Thumb-2指令集详解
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更新于2024-11-07
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收藏 293KB PDF 举报 "该资源是一份关于ARM和Thumb-2指令集的快速参考卡，主要针对嵌入式开发人员，详细列举了ARM架构下的各种指令，包括寄存器操作、移位、运算符等关键信息，是理解并使用ARM指令系统的重要手册。"
在ARM处理器架构中，指令集是其核心组成部分，它定义了处理器如何执行各种计算和控制任务。ARM指令集分为两种主要形式：ARM指令集和Thumb指令集。ARM指令集以32位指令为主，而Thumb指令集则是一种更加紧凑的16位指令集，旨在降低代码尺寸，提高效率。Thumb-2指令集是Thumb指令集的扩展，引入了更多的32位指令，进一步提升了性能。
**ARM指令集关键词解析**
1. **Rm{,<opsh>}**: 这代表了一个寄存器Rm，后面可能跟一个位操作（opsh），如移位操作。
2. **<reglist>**: 一个以逗号分隔的寄存器列表，用于指定多个寄存器参与操作。
3. **<Operand2>**: 指令的第二个操作数，可以是寄存器、立即数或移位操作。
4. **移位和循环移位**: ARM指令集支持对操作数进行左移、右移、算术移位和逻辑移位，这对于处理位操作和数据格式转换非常重要。
5. **<PSR>**: 进程状态寄存器，包括APSR、CPSR和SPSR，用于存储处理器状态和标志位。
6. **<flags>**: nzcvq或g标记，表示ALU操作的结果是否影响标志位，如零标志（Z）、非零标志（N）、进位标志（C）、溢出标志（V）和无符号溢出/量子化标志（Q或G）。
7. **<Rm|sh>**: 既可以是一个寄存器Rm，也可以是一个立即数表示的移位值。
8. **<iflags>**: 中断标志，如a（中止）、i（中断）、f（快速中断）。
9. **<p_mode>**: 处理器模式，如用户模式、系统模式、中断模式等。
10. **<imm8m>**: 32位常数，根据指定模式生成，通常涉及立即数操作。
11. **<lsb>**: 位域的最低有效位，用于位域操作。
12. **<width>**: 位域的宽度，用于位域操作。
13. **<prefix>**: 并行指令的前缀，如LDRB、STRB等。
14. **{X}**: 表示循环操作，如RsX表示Rs循环16位生成。
15. **{IA|IB|DA|DB}**: 数据访问前缀，指示操作是在数据传输前还是后进行，以及地址是否增减。
16. **{S}**: 更新条件标志，如果存在S，则在指令执行后更新PSR中的标志位。
17. **<size>**: 指定数据大小，如B（字节）、SB（有符号字节）、H（半字）和SH（有符号半字）。
这份参考卡片不仅涵盖了基本的指令格式，还包括了各种操作的细节，对于理解和编写ARM或Thumb-2指令的程序非常有用。通过学习这些指令，开发者可以更好地优化代码，减少内存占用，提高运行效率。
ARM
®
和 Thumb
®
-2 指令集
快速参考卡
表关键字
Rm {, <opsh>}
请参阅表寄存器，可选择移动常数个位
<reglist>
以逗号隔开的寄存器列表，括在大括号 { 和 } 内。
<Operand2>
请参阅表
灵活的操作数 2。移位和循环移位只可用于 Operand2。
<reglist-PC>
作为 <reglist>，不能包含 PC。
<fields>
请参阅表
PSR 字段。
<reglist+PC>
作为 <reglist>，包 含 PC。
<PSR>
APSR（应用程序状态寄存器）、CPSR（当前处理器状态寄存器）或 SPSR（保存的处理器状态寄存
器）
<flags>
nzcvq（ALU 标记 PSR[31:27]）或 g（SIMD GE 标记 PSR[19:16]）
C*，V* 在体系结构 v4 及更早版本中，标记不可预知；在体系结构 v5 及以后版本中，标记保持不变。
§
请参阅表 ARM 体系结构版本。
<Rs|sh>
可为 Rs 或一个立即数移位值。 每种移位类型的允许值与
+/-
+ 或 –。 （+ 可省略。）
表寄存器，可选择移动常数个位 中的相同。
<iflags>
中断标记。 一个或多个 a、i、f（中止、中断、快速中断）。
x、y B 或 T，B 表示半寄存器 [15:0]，T 表示半寄存器 [31:16]。
<p_mode>
请参阅表处理器模式
<imm8m>
ARM：32 位常数，由 8 位值向右循环移偶数位生成。
SPm
<p_mode>
所指定的处理模式的 SP
Thumb： 32 位常数，由 8 位值左移任意位生成，
<lsb>
位域的最低有效位。
格式模式为 0xXYXYXYXY、0x00XY00XY 或 0xXY00XY00。
<width>
位域宽度，<width> + <lsb> 必须 <= 32。
<prefix>
请参阅并行指令的前缀
{X}
如果有 X，则 RsX 为 Rs 循环 16 位生成。 否则，RsX 为 Rs。
{IA|IB|DA|DB}
之后增加、之前增加、之后减小、之前减小。
{!}
如果有 !，则在数据传送完毕后更新基址寄存器 （前变址）。
IB 和 DA 不可用于 Thumb 状态下。 如果省略，则缺省为 IA。
{S}
如果有 S，则更新条件标记。
<size>
B、SB、H 或 SH，含义分别为字节、有符号字节、半字和有符号半字。
{T}
如果有 T，则带有用户模式特权。
SB 和 SH 不可用于 STR 指令。
{R}
如果存在
R，则对结果进行舍入，否则将其截断。
运算
§
汇编器 S 更新 操作 说明
加法 加法
ADD{S} Rd, Rn, <Operand2>
NZCV
Rd := Rn + Operand2
N
带进位
ADC{S} Rd, Rn, <Operand2>
NZCV
Rd := Rn + Operand2 + 进位
N
宽
T2
ADD Rd, Rn, #<imm12>
Rd := Rn + imm12，imm12 的范围为 0-4095
T、P
饱和 {加倍}
5E
Q{D}ADD Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm + Rn)
加倍： Rd := SAT(Rm + SAT(Rn * 2))
Q
地址 PC 相对的寻址
ADR Rd, <label>
Rd := <label>，有 关 <label> 相对于当前指令的范围，请参阅注释 L
N、L
减法 减法
SUB{S} Rd, Rn, <Operand2>
NZCV
Rd := Rn – Operand2
N
带进位
SBC{S} Rd, Rn, <Operand2>
NZCV
Rd := Rn – Operand2 – NOT（进位）
N
宽
T2
SUB Rd, Rn, #<imm12>
Rd := Rn – imm12，imm12 的范围为 0-4095
T、P
反向减法
RSB{S} Rd, Rn, <Operand2>
NZCV
Rd := Operand2 – Rn
N
带进位反向减法
RSC{S} Rd, Rn, <Operand2>
NZCV
Rd := Operand2 – Rn – NOT（进位）
A
饱和 {加倍}
5E
Q{D}SUB Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm – Rn)
加倍： Rd := SAT(Rm – SAT(Rn * 2))
Q
从异常中返回，无出栈。
SUBS PC, LR, #<imm8>
NZCV
PC = LR – imm8，CPSR = SPSR（当前模式），imm8 的范围为 0-255。
并行
算法
半字方式加法
6
<prefix>ADD16 Rd, Rn, Rm
Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[31:16]，Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[15:0]
G
半字方式减法
6
<prefix>SUB16 Rd, Rn, Rm
Rd[31:16] := Rn[31:16] – Rm[31:16]，Rd[15:0] := Rn[15:0] – Rm[15:0]
G
字节方式加法
6
<prefix>ADD8 Rd, Rn, Rm
Rd[31:24] := Rn[31:24] + Rm[31:24]，Rd[23:16] := Rn[23:16] + Rm[23:16]，
Rd[15:8] := Rn[15:8] + Rm[15:8]，Rd[7:0] := Rn[7:0] + Rm[7:0]
G
字节方式减法
6
<prefix>SUB8 Rd, Rn, Rm
Rd[31:24] := Rn[31:24] – Rm[31:24]，Rd[23:16] := Rn[23:16] – Rm[23:16]，
Rd[15:8] := Rn[15:8] – Rm[15:8]，Rd[7:0] := Rn[7:0] – Rm[7:0]
G
交换半字，半字方式加法，半字方式减法
6
<prefix>ASX Rd, Rn, Rm
Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[15:0]，Rd[15:0] := Rn[15:0] – Rm[31:16]
G
交换半字，半字方减法，半字方式加法
6
<prefix>SAX Rd, Rn, Rm
Rd[31:16] := Rn[31:16] – Rm[15:0]，Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[31:16]
G
差值的绝对值无符号求和
6
USAD8 Rd, Rm, Rs Rd := Abs(Rm[31:24] – Rs[31:24]) + Abs(Rm[23:16] – Rs[23:16])
+ Abs(Rm[15:8] – Rs[15:8]) + Abs(Rm[7:0] – Rs[7:0])
差值的绝对值无符号求和，再累加
6
USADA8 Rd, Rm, Rs, Rn Rd := Rn + Abs(Rm[31:24] – Rs[31:24]) + Abs(Rm[23:16] – Rs[23:16])
+ Abs(Rm[15:8] – Rs[15:8]) + Abs(Rm[7:0] – Rs[7:0])
饱和 有符号饱和字，右移
6
SSAT Rd, #<sat>, Rm{, ASR <sh>}
Rd := SignedSat((Rm ASR sh), sat)。<sat> 的范围为 1-32，<sh> 的范围为 1-31。
Q、R
有符号饱和字，左移
6
SSAT Rd, #<sat>, Rm{, LSL <sh>}
Rd := SignedSat((Rm LSL sh), sat)。<sat> 的范围为 1-32，<sh> 的范围为 0-31。
Q
有符号饱和两个半字
6
SSAT16 Rd, #<sat>, Rm
Rd[31:16] := SignedSat(Rm[31:16], sat)，
Rd[15:0] := SignedSat(Rm[15:0], sat)。<sat> 的范围为 1-16。
Q
无符号饱和字，右移
6
USAT Rd, #<sat>, Rm{, ASR <sh>}
Rd := UnsignedSat((Rm ASR sh), sat)。<sat> 的范围为 0-31，<sh> 的范围为 1-31。
Q、R
无符号饱和字，左移
6
USAT Rd, #<sat>, Rm{, LSL <sh>}
Rd := UnsignedSat((Rm LSL sh), sat)。<sat> 的范围为 0-31，<sh> 的范围为 0-31。
Q
无符号饱和两个半字
6
USAT16 Rd, #<sat>, Rm
Rd[31:16] := UnsignedSat(Rm[31:16], sat)，
Rd[15:0] := UnsignedSat(Rm[15:0], sat)。<sat> 的范围为 0-15。
Q
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