ARM与Thumb-2指令集快速参考
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更新于2024-09-16
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收藏 293KB PDF 举报 "这份文档是关于ARM和Thumb-2指令集的快速参考卡，涵盖了这两种指令集的关键元素，包括寄存器操作、操作数、移位、PSR字段、处理器模式以及不同指令格式的说明。它对理解ARM架构的底层工作原理以及进行汇编级优化非常有帮助。"
ARM和Thumb-2指令集是两种广泛应用于微处理器设计的指令格式，尤其在嵌入式系统和移动设备中。ARM指令集以其32位指令而知名，提供广泛的指令和功能，适合高性能计算。而Thumb-2是ARM的16位精简版，旨在降低功耗和提高代码密度，同时保持相当的性能。
1. **寄存器操作**：在ARM和Thumb-2指令集中，寄存器是数据处理的基础。Rm{,<opsh>}表示寄存器Rm，可能伴随位操作，如移动常数个位。<reglist>是用逗号分隔的寄存器列表，可以用于指令中涉及多个寄存器的情况。
2. **操作数和移位**：<Operand2>可以是各种形式的操作数，支持移位操作，如逻辑移位和循环移位。移位操作对于处理位掩码和算术运算至关重要。
3. **程序状态寄存器(PSR)**：包括APSR、CPSR和SPSR，存储处理器状态，如标志位（nzcvq）和SIMD（Single Instruction Multiple Data）标志位（g）。这些标志位用于跟踪算术和逻辑运算的结果。
4. **处理器模式**：ARM处理器支持多种模式，如用户模式、系统模式、中断模式等，<p_mode>标识特定的处理器运行模式。
5. **常数和位域操作**：<imm8m>和<lsb>用于表示32位常数和位域操作，常用于数据加载和存储指令中。位域宽度和最低有效位定义了数据的切片方式。
6. **指令格式和前缀**：某些指令可能有前缀，如并行指令，{X}表示Rs的循环位移，{IA|IB|DA|DB}定义地址更新方式，{!}指示是否在数据传输后更新基址寄存器，{S}表示是否更新条件标志。
7. **大小和类型**：指令中指定了数据的大小和类型，如B（字节）、SB（有符号字节）、H（半字）和SH（有符号半字），这决定了数据处理的方式。
这份文档是开发人员和嵌入式系统工程师的重要参考资料，他们需要深入理解硬件级别的指令操作来优化代码效率和系统性能。通过熟悉这些指令集，可以编写出更高效、更适应特定硬件的程序。
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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