ARM Thumb-2 指令集详解：加减运算与并行操作
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更新于2024-09-16
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收藏 172KB PDF 举报 "这篇文档是关于ARM架构中的Thumb-2指令集的中文介绍，适合于学习和理解ARM处理器指令系统。Thumb-2是ARM公司推出的一种高效能的16位和32位混合指令集，它是Thumb指令集的增强版，提供了更多的指令和更高的代码密度，从而在嵌入式系统设计中广泛使用。文档详细列出了各种加法和减法运算指令，以及一些并行算术操作指令，这对于理解和编写针对ARM Cortex-M或ARM7TDMI等基于Thumb-2的处理器的程序非常有帮助。"
Thumb-2指令集是ARM架构的一个重要组成部分，它扩展了原始的Thumb指令集，增加了更多的指令，使得16位模式下可以执行更复杂的操作，同时保持了代码的紧凑性。在Thumb-2中，既有16位指令也有32位指令，使得它在性能和效率之间取得了平衡。
文档中提到了加法和减法指令，如`ADD`、`ADC`、`SUB`、`SBC`，这些指令用于执行基本的算术运算。例如，`ADD`指令用于将两个寄存器的值相加，并将结果存储在目标寄存器中；`ADC`指令则在加法的基础上考虑进位标志，`SUB`和`SBC`则对应减法和带进位减法操作。这些指令都有对应的带符号饱和版本，如`QADD`和`QSUB`，当结果超出可表示的数值范围时，会自动进行饱和处理，避免溢出。
此外，还有针对寄存器列表的操作，如`<reglist>`，这在处理多个寄存器数据时非常有用。例如，`<prefix>ADD16Rd,Rn,Rm`这样的并行算术指令，可以同时对Rd寄存器的高16位和低16位分别与Rm寄存器的对应部分进行加法运算，大大提高了计算效率。
`PSR`（程序状态寄存器）的提及表明，这些指令还会涉及到处理器的状态管理，如条件标志（N、Z、C、V）。这些标志记录了运算结果的信息，如负数、零值、进位和溢出情况，影响着后续指令的执行。
在编程时，了解这些指令的工作方式和它们如何影响处理器状态至关重要，因为这关系到程序的正确性和效率。特别是对于嵌入式系统开发者，理解Thumb-2指令集的细节可以更好地优化代码，提高运行速度，减少内存占用，从而实现更高效的系统设计。
ARM
®
Thumb
®
-2
Rm {, <opsh>}
<Operand2> <reglist>
<fields> <reglist-PC>
<PSR> <reglist+PC>
C*, V* +/-
<Rs|sh> §
<iflags>
x,y <p_mode>
<imm8m> SPm
<lsb>
<width>
<prefix>
Prefixes for Parallel instructions
{X}
{IA|IB|DA|DB} {!}
{S}
<size> {T}
{R}
Add
Add ADD{S} Rd, Rn, <Operand2> N Z C V Rd := Rn + Operand2 N
ADC{S} Rd, Rn, <Operand2> Rd := Rn + Operand2 + C
ADD Rd, Rn, #<imm12>
QADD Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm + Rn) Q
QDADD Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm + SAT(Rn * 2)) Q
Subtract Subtract SUB{S} Rd, Rn, <Operand2> N Z C V Rd := Rn – Operand2 N
SBC{S} Rd, Rn, <Operand2>
Rd := Rn + Operand2 - C
SUB Rd, Rn, #<imm12> Rd := Rn – imm12,
RSB{S} Rd, Rn, <Operand2> N Z C V Rd := Operand2 – Rn N
RSC{S} Rd, Rn, <Operand2> Rd := Operand2 – Rn – C
QSUB Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm – Rn) Q
QDSUB Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm – SAT(Rn * 2)) Q
SUBS PC, LR, #<imm8> PC = LR – imm8, CPSR = SPSR
Parallel
arithmetic
<prefix>ADD16 Rd, Rn, Rm Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[31:16], Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[15:0] G
<prefix>SUB16 Rd, Rn, Rm Rd[31:16] := Rn[31:16] – Rm[31:16], Rd[15:0] := Rn[15:0] – Rm[15:0] G
<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
<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
<prefix>ASX Rd, Rn, Rm Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[15:0], Rd[15:0] := Rn[15:0] – Rm[31:16] G
<prefix>SAX Rd, Rn, Rm Rd[31:16] := Rn[31:16] – Rm[15:0], Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[31:16] G
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])
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])
Saturate
SSAT Rd, #<sat>, Rm{, ASR <sh>} Rd := SignedSat((Rm ASR sh), sat).
SSAT Rd, #<sat>, Rm{, LSL <sh>} Rd := SignedSat((Rm LSL sh), sat). <sat> <sh>
SSAT16 Rd, #<sat>, Rm Rd[31:16] := SignedSat(Rm[31:16], sat),
Rd[15:0] := SignedSat(Rm[15:0], sat). <sat>
Q
USAT Rd, #<sat>, Rm{, ASR <sh>} Rd := UnsignedSat((Rm ASR sh), sat). <sat> <sh>
USAT Rd, #<sat>, Rm{, LSL <sh>} Rd := UnsignedSat((Rm LSL sh), sat). <sat> <sh>
USAT16 Rd, #<sat>, Rm Rd[31:16] := UnsignedSat(Rm[31:16], sat),
Rd[15:0] := UnsignedSat(Rm[15:0], sat). <sat>
Q
与
指令系统
快速参考卡片
Edited by HeFanghua.
Register, optionally shifted by constant
灵活的第二操作数
第二操作数
程序状态寄存器ＰＳＲ部分
www.ICDEV.com.cn
寄存器，可选常数移位
表格关键词
处理器模式
ＡＲＭ结构版本
Register, optionally shifted by constant
指令格式
备注作用
加法
Ｓ更新位
操作符（指令助记符）
饱和
并行计算
减法
§
5E
T2
5E
5E
5E
T2
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
N
N
Z
C
V
T,
P
N
Z
C
V
Rd := Rn + imm12,
T,
P
T
Q
Q
Q
Q
<sat>
<sh>
N
N
Z
C
V
A
N
Z
C
V
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