ARM汇编教程(3): ARM指令集

ARM与Thumb

ARM 处理器有两种主要的运行状态，ARM 和 Thumb。这些状态与特权级别无关。例如，以 SVC 模式运行的代码可以是 ARM 或 Thumb。这两种状态的主要区别在于指令集，ARM 状态下的指令始终是 32 位的，而 Thumb 状态下的指令是 16 位的（但也可以是 32 位的）。

ARM 版本的调用约定非常混乱，并非所有 ARM 版本都支持相同的 Thumb 指令集。在某些时候，ARM 引入了增强的 Thumb 指令集（Thumbv2），它允许 32 位 Thumb 指令甚至条件执行，这在之前的版本中是不可能的。为了在 Thumb 状态下使用条件执行，引入了“it”指令。然而，这条指令在后来的版本中被删除，并与一些本应不那么复杂的东西交换，结果适得其反。我不知道所有不同 ARM 版本的 ARM/Thumb 指令集的所有不同变体，老实说我不关心。你也不应该。您唯一需要知道的是目标设备的 ARM 版本及其特定的 Thumb 支持，以便可以调整代码。 ARM Infocenter 应该可以帮助您确定 ARM 版本的细节 (http://infocenter.arm.com/help/index.jsp)。

如前所述，有不同的 Thumb 版本。不同的命名只是为了将它们彼此区分开来（处理器本身总是将其称为 Thumb）。

Thumb-1（16 位指令）：用于 ARMv6 和更早的架构。

Thumb-2（16 位和 32 位指令）：通过添加更多指令并允许它们为 16 位或 32 位宽（ARMv6T2、ARMv7）来扩展 Thumb-1。

ThumbEE：包括一些针对动态生成代码（在执行前不久或执行期间在设备上编译的代码）的更改和添加。

ARM 和 Thumb 的区别：

条件执行：ARM状态下的所有指令都支持条件执行。某些 ARM 处理器版本允许使用 IT 指令在 Thumb 中进行条件执行。条件执行导致更高的代码密度，因为它减少了要执行的指令数量并减少了昂贵的分支指令的数量。

32 位 ARM 和 Thumb 指令：32 位 Thumb 指令有一个 .w 后缀。

桶形移位器是另一个独特的 ARM 模式功能。它可用于将多条指令缩减为一条。例如，不是使用两条指令进行乘法（将寄存器乘以 2 并使用 MOV 将结果存储到另一个寄存器中），而是可以通过使用左移 1 -> Mov R1、R0、LSL 将乘法包含在 MOV 指令中#1; R1 = R0 * 2

要切换处理器执行的状态，必须满足两个条件之一：

我们可以使用分支指令 BX（分支和交换）或 BLX（分支、链接和交换）并将目标寄存器的最低有效位设置为 1。这可以通过将偏移量加 1 来实现，例如 0x5530 + 1。可能这会导致对齐问题，因为指令是 2 字节或 4 字节对齐的。但是因为处理器会忽略最低有效位。

如果设置了当前程序状态寄存器中的 T 位，我们就知道我们处于 Thumb 模式。

ARM指令集的介绍

本部分的目的是简要介绍ARM的指令集和它的一般用途。对我们来说，了解汇编语言的最小部分是如何运作的，它们是如何相互联系的，以及通过组合它们可以实现什么，这一点至关重要。

如前所述，汇编语言是由指令组成的，这些指令是主要的构建块。ARM指令后面通常有一个或两个操作数，一般使用以下模板。

由于ARM指令集的灵活性，并非所有指令都使用模板中提供的所有字段。然而，模板中字段的目的描述如下。

虽然MNEMONIC、S、Rd和Operand1字段是直截了当的，但条件和Operand2字段需要多加说明。条件字段与CPSR寄存器的值密切相关，或者准确地说，与寄存器中特定位的值密切相关。Operand2被称为灵活的操作数，因为我们可以以各种形式使用它--作为即期值（具有有限的值集）、寄存器或带移位的寄存器。例如，我们可以使用这些表达式作为Operand2。

作为一个快速的例子，让我们看看下面的指令清单。

作为一个简单的总结，让我们看看最常见的指令，我们将在未来的例子中使用。

本文是ARM汇编系列教程的第3部分, 介绍arm的基本指令集, 后续内容会尽快更新, 敬请持续关注!