14、深入理解机器码与汇编语言：从理论到实践

深入理解机器码与汇编语言：从理论到实践

1. 分支指令与状态寄存器

分支指令并不直接查看前一条指令的数值结果。像大多数 CPU 一样，ARM 处理器有一个专门用于跟踪状态的寄存器，即状态寄存器。该寄存器有 32 位，每一位对应一个特定的状态标志。例如，第 31 位是 N 标志，当指令结果为负数时，该标志被置为 1。只有特定的指令会影响这些标志的状态，比如 subs 指令。如果一次减法运算结果为负，N 标志会被设置；否则，它会被清除。其他指令（包括分支指令）会查看这些状态标志来决定下一步操作。这种方式看似迂回，但实际上简化了像 bne 这样的指令的操作，处理器可以根据单个标志位的值来决定是否分支。

2. 练习：模拟 CPU 运行 ARM 汇编程序

尝试在脑海中运行以下 ARM 汇编程序，或者使用纸笔进行计算：

Address   Assembly
0001007c  subs r3, r0, #1
00010080  ble  0x10090
00010084  mul  r0, r3, r0
00010088  subs r3, r3, #1
0001008c  bne  0x10084
00010090  ---

假设初始时输入值 n = 4 存储在 r0 中。当程序执行到 00010090 处的指令时，程序结束，此时 r0 应该是预期的输出值 24。建议在每条指令执行前后记录 r0 和 r3 的值，逐步执行指令直到到达 00010090 处，检查是否得到预期结果。如果程序运行正确，应该会多次循环执行相同的指令，这是设计使然。