ARM指令集与Thumb指令集--区别关联--汇编指令 BX LR ; 跳转回LR地址处,既可以是ARM模式也可以是Thumb模式

本文详细介绍了ARM指令集与Thumb指令集的区别,包括数据处理指令、跳转指令、寄存器访问和存储指令等方面的差异。Thumb指令集是ARM指令集的16位压缩形式,适用于代码密度要求较高的场景,但不具备ARM指令集的完整功能。两种状态的切换主要通过BX指令实现,而Thumb状态无法独立构成应用系统,通常需要与ARM指令混合编程。在编写时,使用CODE16和CODE32伪指令分别声明Thumb和ARM代码段。

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BX        LR    ; 跳转回LR地址处,既可以是ARM模式也可以是Thumb模式

A

一、现在先区分下ARM指令集与Thumb指令集
       Thumb 指令可以看作是 ARM 指令压缩形式的子集,是针对代码密度的问题而提出的,它具有 16 位的代码密度但是它不如ARM指令的效率高 .Thumb 不是一个完整的体系结构,不能指望处理只执行Thumb 指令而不支持 ARM 指令集.因此,Thumb 指令只需要支持通用功能,必要时可以借助于完善的 ARM 指令集,比如,所有异常自动进入 ARM 状态.在编写 Thumb 指令时,先要使用伪指令 CODE16 声明,而且在 ARM 指令中要使用 BX指令跳转到 Thumb 指令,以切换处理器状态.编写 ARM 指令时,则可使用伪指令 CODE32声明.

流水线处理:
不同于微编码的处理器,ARM (保持它的 RISC 性)是完全硬布线的。

为了加速 ARM 2 和 3 的执行使用 3 阶段流水线。第一阶段持有从内存中取回的指令。第二阶段开始解码,而第三阶段实际执行它。故此,程序计数器总是超出当前执行的指令两个指令。(在为分支指令计算偏移量时必须计算在内)。

因为有这个流水线,在分支时丢失 2 个指令周期(因为要重新添满流水线)。所以最好利用条件执行指令来避免浪费周期。例如:

...
CMP R0,#0
BEQ over
MOV R1,#1
MOV R2,#2
over
...


可以写为更有效的:
...
CMP R0,#0
MOVNE R1,#1
MOVNE R2,#2


二、Thumb 指令集与 ARM 指令集的区别
Thumb 指令集没有协处理器指令,信号量指令以及访问 CPSR 或 SPSR 的指令,没有乘加指令及 64 位乘法指令等,且指令的第二操作数受到限制;除了跳转指令 B 有条件执行功能外,其它指令均为无条件执行;大多数 Thumb 数据处理指令采用 2 地址格式.Thumb指令集与 ARM 指令的区别一般有如下几点:
      跳转指令
程序相对转移,特别是条件跳转与 ARM 代码下的跳转相比,在范围上有更多的限制,转向子程序是无条件的转移.
      数据处理指令
数据处理指令是对通用寄存器进行操作,在大多数情况下,操作的结果须放入其中一个操作数寄存器中,而不是第 3 个寄存器中.数据处理操作比 ARM 状态的更少,访问寄存器 R8~R15 受到一定限制.除 MOV 和 ADD 指令访问器 R8~R15 外,其它数据处理指令总是更新 CPSR 中的 ALU 状态标志.访问寄存器 R8~R15 的 Thumb 数据处理指令不能更新 CPSR 中的 ALU 状态标志.
      单寄存器加载和存储指令
在 Thumb 状态下,单寄存器加载和存储指令只能访问寄存器 R0~R7
      批量寄存器加载和存储指令
LDM 和 STM 指令可以将任何范围为 R0~R7 的寄存器子集加载或存储. PUSH 和 POP 指令使用堆栈指令 R13 作为基址实现满递减堆栈.除 R0~R7 外,PUSH 指令还可以存储链接寄存器 R14,并且 POP 指令可以加载程序指令PC

ARM指令分为以下几种:

一、ARM 存储器访问指令
助记符                       说明                                        操作                                                  条件码位置
LDR    Rd,addressing      加载字数据                            Rd←[addressing],addressing 索引 LDR{cond}
LDRB   Rd,addressing    加载无符字节数据                  Rd←[addressing],addressing 索引 LDR{cond}B
LDRT   Rd,addressing    以用户模式加载字数据        Rd←[addressing],addressing 索引 LDR{cond}T
LDRBT Rd,addressing    以用户模式加载无符号字数据 Rd←[addressing],addressing 索引 LDR{cond}BT
LDRH   Rd,addressing    加载无符半字数据              Rd←[addressing],addressing 索引 LDR{cond}H
LDRSB Rd,addressing    加载有符字节数据        Rd←[addressing],addressing 索引 LDR{cond}SB
LDRSH Rd,addressing    加载有符半字数据     Rd←[addressing],addressing 索引 LDR{cond}SH
STR    Rd,addressing    存储字数据                        [addressing]←Rd,addressing 索引 STR{cond}
STRB   Rd,addressing    存储字节数据       [addressing]←Rd,addressing 索引 STR{cond}B
STRT   Rd,addressing    以用户模式存储字数据    [addressing]←Rd,addressing 索引 STR{cond}T
SRTBT Rd,addressing    以用户模式存储字节数据   [addressing]←Rd,addressing 索引 STR{cond}BT
STRH   Rd,addressing    存储半字数据          [addressing]←Rd,add

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