ARM指令系统详解：从基础到Thumb指令集

"本资源主要介绍了ARM汇编语言，特别是ARM指令系统，包括数据处理、加载与存储、分支、状态寄存器访问、协处理器指令、软件中断以及伪指令等内容。学习目标是掌握汇编指令基础知识、寻址方式以及ARM和Thumb指令集。" 在深入探讨ARM汇编语言之前，我们先理解程序设计语言的层次结构。如图3-1所示，它分为机器语言、汇编语言和高级语言三个层次。机器语言由微程序解释硬件指令，而汇编语言使用指令助记符代替机器码，便于理解和编写，但仍然依赖于特定硬件。高级语言如C和JAVA则更接近人类思维，通过编译或解释器转换为机器可执行的形式。 ARM指令系统的基石是指令周期和时序。指令周期是执行一条指令所需的时间，不同指令的周期可能不同，通常以访问存储器的最长时间作为衡量标准。在程序执行过程中，CPU通过总线与存储器和I/O设备交互，采用存储程序控制的方式运行预先加载到内存中的程序。 3.2 ARM汇编语言涉及基础语法和指令，是直接针对ARM架构的低级编程语言。3.3 ARM指令的寻址方式包括直接寻址、间接寻址、变址寻址等，如LDR和STR指令示例展示了如何使用寄存器和立即数进行地址计算。 3.4 数据处理指令用于执行算术和逻辑运算，如加减乘除、位操作等。这些指令使得CPU能处理和操纵数据。 3.5 数据加载与存储指令（LDR和STR）负责在寄存器和存储器之间移动数据，支持预增和预减地址操作，如示例所示，它们可以自动更新基址寄存器。 3.6 分支指令（如B、BL等）用于程序流程控制，允许跳转到其他代码位置执行。 3.7 程序状态寄存器访问指令允许直接修改CPU的状态，例如改变条件码，影响后续指令的执行。 3.8 协处理器指令用于与特定硬件扩展（如浮点运算单元）交互，提供更高级别的功能。 3.9 软件中断指令（如SWI）用于调用操作系统服务，执行系统调用。 3.10 ARM伪指令不直接对应机器指令，而是帮助汇编器进行编译时的辅助任务，如定义变量、设置段等。 3.11 Thumb指令集是ARM架构的精简版本，适用于资源有限的环境，指令长度通常为16位，提供了一种更紧凑的编码方式。 3.12 Thumb伪指令与ARM伪指令类似，服务于Thumb指令集的编译过程。 学习ARM汇编语言意味着掌握一系列与ARM处理器交互的低级指令，这不仅有助于理解计算机底层运作，也为嵌入式系统开发、驱动程序编写等专业领域提供了坚实的基础。