ARM指令集
第二讲ARM指令集课件
第二讲 ARM指令集
块拷贝与栈操作的对应关系
栈操作
块拷贝
先 增
后
先 减
后
地址变化方向
向上
向下
满
空
满
空
STMIB
LDMIB
STMFA
LDMED
STMIA
LDMIA
STMEA
LDMFD
LDMDB
STMDB
LDMEA
STMFD
LDMDA
STMDA
LDMFA
前变址不回写形式： [<Rn>，+/-<Rm>] 前变址回写形式： [<Rn>，+/-< Rm >]！ 后变址回写形式： [<Rn>]，+/-< Rm >
第二讲 ARM指令集
偏移量为寄存器值的指令编码类型对应关 系 31 28 27 25 24 23 22 21 20 19 16 15 12 11 8 7 6 5 4 3 0
内容提要
3．1 3．2 3．3 3．4
ARM指令的编码格式 数据处理指令寻址方式 Load/Store指令寻址 批量Load/Store指令寻址方式
第二讲 ARM指令集
3．1 ARM指令的编码格式
一般编码格式 指令条件码
第二讲 ARM指令集
一般编码格式
每条ARM指令占有4个字节，其指令长度为32位
ARM指令集详解(超详细!带实例!)
算术和逻辑指令ADC : 带进位的加法(Ad dition with C arry)ADC{条件}{S} <dest>, <op 1>, <op 2>dest = op_1 + op_2 + carryADC将把两个操作数加起来，并把结果放置到目的寄存器中。
它使用一个进位标志位，这样就可以做比32 位大的加法。
下列例子将加两个128 位的数。
128 位结果: 寄存器0、1、2、和3第一个128 位数: 寄存器4、5、6、和7第二个128 位数: 寄存器8、9、10、和11。
ADDS R0, R4, R8 ; 加低端的字ADCS R1, R5, R9 ; 加下一个字，带进位ADCS R2, R6, R10 ; 加第三个字，带进位ADCS R3, R7, R11 ; 加高端的字，带进位如果如果要做这样的加法，不要忘记设置S 后缀来更改进位标志。
ADD : 加法(Add ition)ADD{条件}{S} <dest>, <op 1>, <op 2>dest = op_1 + op_2ADD将把两个操作数加起来，把结果放置到目的寄存器中。
操作数 1 是一个寄存器，操作数2 可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即值:ADD R0, R1, R2 ; R0 = R1 + R2ADD R0, R1, #256 ; R0 = R1 + 256ADD R0, R2, R3,LSL#1 ; R0 = R2 + (R3 << 1)加法可以在有符号和无符号数上进行。
AND : 逻辑与(logical AND)AND{条件}{S} <dest>, <op 1>, <op 2>dest = op_1 AND op_2AND将在两个操作数上进行逻辑与，把结果放置到目的寄存器中；对屏蔽你要在上面工作的位很有用。
arm架构 指令集
arm架构指令集ARM架构是目前最主流的嵌入式系统架构之一，它具有低功耗、低成本、高性能等优势，深受广大开发者的喜爱。
其中，指令集是ARM 架构的重要组成部分，对开发者而言，掌握各种指令集非常有必要。
接下来，我们将分步骤阐述ARM架构指令集相关的内容。
一、ARM架构概述ARM架构是一种精简指令集架构(RISC)，它最初是由英国的ARM 公司于上世纪80年代初提出的，以应对当时高端嵌入式设备市场的需求。
其设计目标是提高能效和计算速度，并实现高度集成化，同时保持指令集设计的简洁性，方便硬件设计者进行系统优化。
二、ARM架构的指令集1. ARM指令集ARM指令集是最早的ARM体系结构，它由32位指令组成，主要应用于嵌入式系统和移动设备领域，是ARM架构中最主流的指令集。
ARM指令集包含了大量的寄存器和指令，如R0-R15、CMP、ADD等。
2. Thumb指令集Thumb指令集是ARM公司在1994年推出的，它主要是针对内存容量较小、功耗控制要求高的环境下使用，它采用16位指令长度，相较于常用的32位长度指令，能降低指令所占用的存储空间，从而节省成本。
Thumb指令集包括了比较特殊的指令，如CBZ、LDRH等。
3. Thumb-2指令集Thumb-2指令集是基于Thumb指令集的扩展版本，既支持16位指令长度，也支持32位指令长度。
Thumb-2指令集是为了兼顾高效和代码密度而设计的。
它采用了一系列新的指令，如MOV、LSL等，并将Thumb 和ARM两种指令集实现了无缝切换，便于编译器进行代码优化。
4. ARMv7-M指令集ARMv7-M指令集是ARM公司最新的嵌入式系统指令集，它在ARM指令集的基础上做了很多优化，提供更加高效、安全、实用的指令集，重点支持通用数学、位操作、存储器、DMA控制等指令。
它可以运行在更加高效的Cortex-M内核上，提供更加强大的性能和更佳的功耗控制。
三、总结在开发嵌入式系统和移动设备时，深入掌握各种指令集是非常有必要的，不同的指令集具有各自的优势和适用场景，开发者应该根据需求进行选择。
03-ARM指令集
移位方式示意图
第二操作数的移位位数： 第二操作数的移位位数： 移位位数可以用立即数方式或者寄存器方式给出， 移位位数可以用立即数方式或者寄存器方式给出， 如下所示： 如下所示： ADD R3，R2，R1，LSR #2 ；R3 ←R2 + R1÷4 ， ， ， ÷ ADD R3，R2，R1，LSR R4 ；R3←R2 + R1÷2R4 ， ， ， ÷ 寄存器R1的内容分别逻辑右移 位 寄存器 的内容分别逻辑右移2位、R4位（亦即 的内容分别逻辑右移 位 R1÷4、R1÷2R4），再与寄存器 的内容相加，结 ），再与寄存器 的内容相加， ÷ 、 ÷ ），再与寄存器R2的内容相加 果放入R3中 果放入 中。
与基址变址寻址方式相类似，相对寻址以程序计 与基址变址寻址方式相类似，相对寻址以程序计 数器PC的当前值为基地址 的当前值为基地址， 数器 的当前值为基地址，指令中的地址标号作为偏 移量，将两者相加之后得到操作数的有效地址。 移量，将两者相加之后得到操作数的有效地址。 以下程序段完成子程序的调用和返回， 以下程序段完成子程序的调用和返回，跳转指令 BL采用了相对寻址方式： 采用了相对寻址方式： 采用了相对寻址方式 BL NEXT …… NEXT …… MOV PC，LR ， ；从子程序返回 ；跳转到子程序 NEXT 处执行
条件域表 2： ：
条件码 1001 1010 1011 1100 1101 1110 后缀 LS GE LT GT LE AL 标志 C清零 置位 清零Z置位 清零 N等于 等于V 等于 N不等于 不等于V 不等于 Z清零且（N等 清零且（ 等 清零且 于V） ） Z置位或（N不 置位或（ 不 置位或 等于V） 等于 ） 忽略 含义 无符号数小于或等于 带符号数大于或等于 带符号数小于 带符号数大于 带符号数小于或等于 无条件执行
常用arm指令集
常用arm指令集ARM指令集是一种广泛使用的指令集架构，被广泛应用于各种嵌入式系统、移动设备和服务器等领域。
它具有高效、灵活、可扩展等特点，是现代计算机体系结构的重要组成部分。
本文将介绍常用的ARM指令集。
一、ARM指令集概述ARM指令集是一种精简指令集(RISC)架构，它采用了精简的指令集来提高执行效率和降低功耗。
由于其精简化的设计，ARM处理器可以在更小的面积内实现更高的性能和更低的功耗。
目前，ARM处理器已经广泛应用于各种嵌入式系统、移动设备和服务器等领域。
二、常用ARM指令集1.数据处理指令数据处理指令是最基本和最常用的ARM指令之一。
它包括加法、减法、乘法、除法等运算操作。
这些操作不涉及内存访问，只对寄存器中的数据进行操作。
例如：ADD R1, R2, R3：将R2和R3中的值相加，并将结果存储到R1中。
SUB R1, R2, #10：将R2中的值减去10，并将结果存储到R1中。
MUL R1, R2, R3：将R2和R3中的值相乘，并将结果存储到R1中。
2.数据传输指令数据传输指令是用于在寄存器和内存之间传输数据的指令。
它包括从内存读取数据、向内存写入数据等操作。
例如：LDR R1, [R2]：从地址为R2的内存单元中读取一个字节的数据，并将其存储到寄存器R1中。
STR R1, [R2]：将寄存器R1中的值写入地址为R2的内存单元中。
3.分支指令分支指令用于实现程序跳转，包括无条件跳转、有条件跳转等操作。
它是实现程序控制流程的关键指令之一。
例如：B label：无条件跳转到标记为label的位置。
BEQ label：如果前一次比较结果为相等，则跳转到标记为label的位置。
4.逻辑运算指令逻辑运算指令用于实现与、或、非、异或等逻辑运算操作。
它通常用于实现位操作和掩码操作等功能。
例如：AND R1, R2, #0xFF：将寄存器R2和0xFF进行按位与操作，并将结果存储到寄存器R1中。
ORR R1, R2, #0xFF：将寄存器R2和0xFF进行按位或操作，并将结果存储到寄存器R1中。
ARM指令集
ARM指令集6种类型（53种主要助记符）：数据处理指令（22种主要助记符）跳转指令（4种主要助记符）Load/Store指令（16种主要助记符）程序状态寄存器指令（2种主要助记符）协处理器指令（5种主要助记符）软件中断指令（2种主要助记符）数据处理指令数据处理指令大致可分为3类：数据传送指令；算术逻辑运算指令；乘法指令比较指令。
数据处理指令只能对寄存器的内容进行操作，而不能对内存中的数据进行操作。
所有ARM数据处理指令均可选择使用S后缀，并影响状态标志。
数据处理指令1MOV 数据传送指令格式：MOV{<cond>}{S} <Rd>,<op1>;功能：Rd＝op1op1可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数。
例如：MOV R0,＃5 ;R0=5MOV R0,R1 ;R0=R1MOV R0,R1,LSL＃5 ;R0=R1左移5位数据处理指令22．MVN 数据取反传送指令格式：MVN{<cond>}{S} <Rd>,<op1>;功能：将op1表示的值传送到目的寄存器Rd中，但该值在传送前被按位取反，即Rd=!op1；op1可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数。
例如：MVN R0,＃0 ;R0=-1数据处理指令33．ADD 加法指令格式：ADD{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>;功能：Rd＝Rn+op2op2可以是寄存器，被移位的寄存器或立即数。
例如：ADD R0,R1,＃5 ;R0=R1+5ADD R0,R1,R2 ;R0=R1+R2ADD R0,R1,R2,LSL＃5 ;R0=R1+R2左移5位数据处理指令44．ADC 带进位加法指令格式：ADC{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>,<op2>;功能：Rd＝Rn+op2+carryop2可以是寄存器、被移位的寄存器或立即数；carry为进位标志值。
arm指令集类型
arm指令集类型摘要：一、arm 指令集简介1.arm 指令集的发展历程2.arm 指令集的优势和特点二、arm 指令集的类型1.armv1 和armv2 指令集2.armv3 指令集3.armv4 指令集4.armv5 指令集5.armv6 指令集6.armv7 指令集7.armv8 指令集三、arm 指令集的应用领域1.嵌入式系统2.移动设备3.服务器和数据中心4.物联网设备正文：arm 指令集类型随着科技的飞速发展，arm 指令集在现代处理器中扮演着举足轻重的角色。
arm 指令集以其高性能、低功耗和强大的兼容性在全球范围内得到了广泛的应用。
本文将对arm 指令集的类型进行详细的介绍。
一、arm 指令集简介arm 指令集起源于英国Acorn 计算机公司，后由ARM 公司进行进一步研发和推广。
它具有高性能、低功耗、指令集简单、开发成本低等优点。
arm 指令集在嵌入式系统、移动设备、服务器和数据中心等领域有着广泛的应用。
二、arm 指令集的类型arm 指令集从armv1 到armv8，共经历了八个版本的迭代。
1.armv1 和armv2 指令集：这是arm 指令集的早期版本，主要用于嵌入式系统。
2.armv3 指令集：在armv2 的基础上进行了改进，增加了浮点运算指令。
3.armv4 指令集：引入了Thumb-1 指令集，是一种基于arm 指令集的压缩指令集，可以减少程序的存储空间和运行时间。
4.armv5 指令集：对armv4 指令集进行了优化，提高了性能。
5.armv6 指令集：引入了Thumb-2 指令集，是对thumb-1 指令集的升级，增加了更多的指令，提高了性能。
6.armv7 指令集：在armv6 的基础上进行了改进，引入了VFPv3 和NEON 协处理器，增强了浮点运算和多媒体处理能力。
7.armv8 指令集：这是arm 指令集的最新版本，采用了全新的架构，包括AArch32 和AArch64 两种执行状态，支持64 位计算，显著提高了性能。
5.arm和x86的常用指令用法
Arm和x86是两种常见的指令集架构，分别用于移动设备和个人电脑。
它们的指令集有很多共同之处，但也有一些差异。
本文将介绍Arm和x86的常用指令用法，以帮助读者更好地理解这两种架构的特点和优劣势。
一、Arm指令集架构（Arm ISA）Arm是一种RISC（Reduced Instruction Set Computer）架构，其指令集相对较小，执行效率较高。
Arm指令集包括以下几类指令：1. 数据传送指令：包括MOV（数据传送）、LDR（加载）、STR（存储）等指令，用于在寄存器和内存之间传递数据。
2. 算术运算指令：包括ADD（加法）、SUB（减法）、MUL（乘法）、DIV（除法）等指令，用于进行各种算术运算。
3. 逻辑运算指令：包括AND（与）、ORR（或）、EOR（异或）、NOT（取反）等指令，用于执行逻辑运算。
4. 分支跳转指令：包括B（无条件跳转）、BEQ（等于时跳转）、BNE（不等于时跳转）等指令，用于在程序中实现跳转功能。
5. 特权指令：包括MRS（读特权寄存器）、MSR（写特权寄存器）、SVC（软中断）等指令，用于管理处理器的特权模式和中断处理。
以上是Arm指令集中的一些常用指令，通过它们可以实现各种功能和操作。
二、x86指令集架构（x86 ISA）x86是一种CISC（Complex Instruction Set Computer）架构，其指令集较大且复杂，包括以下几类指令：1. 数据传送指令：包括MOV（数据传送）、LEA（加载有效位置区域）、XCHG（交换数据）等指令，用于在寄存器和内存之间传递数据。
2. 算术运算指令：包括ADD（加法）、SUB（减法）、IMUL（整数乘法）、IDIV（整数除法）等指令，用于进行各种算术运算。
3. 逻辑运算指令：包括AND（与）、OR（或）、XOR（异或）、NOT（取反）等指令，用于执行逻辑运算。
4. 分支跳转指令：包括JMP（无条件跳转）、JE（等于时跳转）、JNE（不等于时跳转）等指令，用于在程序中实现跳转功能。
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ARM指令集
ARM存储器访问指令
（4）LDM和STM [例 子] R8,{R0,R2,R9} R1!,{R3-R6,R11,R12} R13!,{R0,R4-R7,LR} R13!,{R0,R4-R7,PC}
LDMIA STMDB STMFD LDMFD
；寄存器进栈 ；寄存器出栈，从子程序返回
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ARM指令集
ARM存储器访问指令
（2）LDR和STR——半字和带符号字节 这些指令有4种可能的形式：零偏移、前索引偏移、程序相对 偏移和后索引偏移。以同样的顺序，4种形式的句法为 op {cond} type Rd, [Rn] op {cond} type Rd, [Rn, offset] {!} op {cond} type Rd, label op {cond} type Rd, [Rn], offset
R6,[R11] R4,[R7],R2 R4,[R9,#24] R0,[R9,-R2]! R8,abc4
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ARM指令集
ARM存储器访问指令
（4）LDM和STM
加载多个寄存器(LDM)和存储多个寄存器(STM)。可以传送R0-R15的任 何组合。 句法: op {cond} mode Rn{!},reglist{^} 其中：mode 是IA/IB/DA/DB/FD/ED/FA/EA中的一个. Rn 基址寄存器，装有传送数据的初始地址。Rn不允许是R15。 ！ 可选后缀。若有“！”，则最后的地址写回到Rn。 reglist 加载或存储的寄存器列表，包含在括号中。 ^ 可选后缀，不允许在用户模式或系统模式下使用。 若op是LDM且reglist中包含PC(R15)，那么除了正常的多寄存 器传送外，将SPSR也拷贝到CPSR中。这用于从异常处理返回，仅 在异常模式下使用。 数据传入或传出的是用户模式的寄存器，而不是当前模式的寄 存器。
ARM指令集
ARM指令集
ARM微处理器的指令集是加载/存储型的, 即指令集仅能处理寄存器中的数据,而且处理 结果都要放回寄存器中,而对系统存储器的访 问则需要通过专门的加载/存储指令来完成。
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ARM指令集
1、条件执行
当处理器工作在ARM状态时，几乎所有的指 令均根据CPSR中条件码的状态和指令的条件域 有条件地执行，并使用后缀“S”来区分是否根 据执行结果修改条件码标志。
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ARM指令集
ARM存储器访问指令
（5）PLD Cache预加载。使用PLD（PreLoaD）提示存储系统从后面几条新指令所 指定的存储器地址加载。存储系统可使用这种方法加速以后的存储器访问。 句法: PLD [Rn{Flexoffset}] [例 子] PLD [R2] PLD [R15,#280] PLD [R9,#-2481] PLD [R0,#av*4] ；av*4必须在汇编时求值，范围为-4095-4095 PLD [R0,R2] PLD [R5,R8,LSL #2]
ARM指令集
ARM存储器访问指令
（1）LDR和STR——字和无符号字节
[例 子]
LDR R8,[R10] ； R8[R0] LDRNE R2,[R5,#960]! ；（有条件地）R2[R5+960]，R5R5+960 STR R2,[R9,#consta-struc] ;consta-struc是常量的表达式，该
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ARM指令集
ARM存储器访问指令
（3）LDR和STR——双字 加载两个相邻的寄存器和存储两个相邻的寄存器，64位双字。这 些指令有4种可能的形式：零偏移、前索引偏移、程序相对偏移、 后索引偏移。以同样的顺序，4种形式的句法为 op {cond} D Rd, [Rn] op {cond} D Rd, [Rn, offset] {!} op {cond} D Rd, label op {cond} D Rd, [Rn], offset [例 子] LDRD LDRMID STRD STRD LDREQD
助记符后缀 EQ NE CS/HS CC/LO MI PL VS VC HI LS GE LT GT LE AL
标
志
含
义
Z置位 Z清零 C置位 C清零 N置位 N清零 V置位 V清零 C置位且Z清零 C清零或Z置位 N和V相同 N和V不同 Z清零且N和V相同 Z置位或N和V不同 任何
相等 不等 大于或等于（无符号>=） 小于（无符号<） 负 正或零 溢出 未溢出 大于（无符号>） 小于或等于（无符号<=） 带符号>= 带符号< 带符号> 带符号<= 总是（通常省略）
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ARM指令集
ARM存储器访问指令
（6）SWP
在寄存器和存储器之间进行数据交换。使用SWP来实现信号量。 句法: SWP {cond} {B} Rd, Rm, [Rn]
其中：B Rd
可选后缀。若有B，则交换字节；否则，交换32位字。 ARM寄存器。数据从存储器加载到Rd。
Rm
ARM寄存器。Rm的内容存储到存储器。Rm可以与Rd相同。
[例 子] LDREQSH R11,[R6] ;（有条件地）R11[R6]，加载16位半字，
;带符号扩展到32位 LDRH R1,[R0,#22] ;R1[R0+22]，加载16位半字，零扩展到32位 STRH R4,[R0,R1]! ;R4[R0+R1]，存储最低的有效半字到R0+R1 ;地址开始的两个字节，地址写回到R0 LDRSB R6,constf ;加载位于标号constf地址中的字节，带符号扩展
其中：type 必须是以下所列的其中之一： SH 对带符号半字（仅LDR）； H 对无符号半字； SB 对带符号字节（仅LDR）。 label 程序相对偏移表达式。 label必须是在当前指令的±255字节范围内。 offset 加在Rn上的偏移量。
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ARM指令集
ARM存储器访问指令
（2）LDR和STR——半字和带符号字节
每一条ARM指令包含4位的条件码，位于指 令的最高4位[31:28]。 例如跳转指令B可以加上后缀EQ变为BEQ表 示“相等则跳转”，即当CPSR中的Z标志置位 时发生跳转。
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ARM指令集
操作码[31:28] 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110
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ARM指令集
2 、指令分类说明
32位ARM指令集由13种基本指令类型组成，分成4大类： 3种类型的存储器访问指令：控制存储器和寄存器之间的 数据传送。一种类型用于优化的灵活寻址；另一种类型用 于快速上下文切换；第三种类型用于交换数据。 3种类型的数据处理指令：使用片内ALU、桶形移位器和 乘法器针对31个寄存器完成高速数据处理操作。 4种类型的分支指令：控制程序执行流程、指令优先级以 及ARM代码和Thumb代码的切换。 3种类型的协处理器指令：专用于控制外部协处理器。这 些指令以开放和统一的方式扩展了指令集的片外功能。
;常量值的范围为0~4 095 STRB R0,[R3, -R8,ASR #2] ;R0[R3-R8/4]，存储R0的最低有效 ;字节，R3和R8不变 STR R5,[R7], #-8 ；R5[R7]，R1R7-8 LDR R0,localdata ;加载一个字，该字位于标号lacaldata所在地址
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ARM指令集
ARM数据处理指令
算术/逻辑运算指令
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ARM指令集
ARM数据处理指令
前导零计数
乘法指令
CLZ指令对Rm中值的前导零的个数进行计数，结果放到Rd中。若 源寄存器全为0，则结果为32。若位[31]为1，则结果为0 。 句法：CLZ {cond} Rd, Rm
•MUL指令将Rm和Rs中的值相乘，并将最低有效的32位结果放到Rd中。 句法：MUL {cond} {S} Rd,Rm,Rs •MLA指令将Rm和Rs中值相乘，再加上Rn的值，并将最低有效的32位结果放到Rd中。 句法：MLA {cond} {S} Rd,Rm,Rs,Rn •UMULL指令将Rm和Rs中的值解释为无符号整数。该指令将这两个整数相乘，并将结 果的最低有效32位放在RdLo中，最高有效32位放在RdHi中。 •UMLAL指令将Rm和Rs中的值解释为无符号整数。该指令将这两个整数相乘，并将64 位结果加到RdHi和RdLo中的64位无符号整数上。 •SMULL指令将Rm和Rs中的值解释为带符号的补码整数。该指令将这两个整数相乘， 并将结果的最低有效32位放在RdLo中，将最高有效32位放在RdHi中。 •SMLAL指令将Rm和Rs中的值解释为带符号的补码整数。该指令将这两个整数相乘， 并将64位结果加到RdHi和RdLo中的64位带符号补码整数上。 句法：op {cond} {S} RdLo,RdHi,Rm,Rs
（2）BX :引起处理器转移到Rm中的地址。若Rm的位[0]为1， 则指令集变换到Thumb。 句法: BX {cond} Rm （3）BLX:带链接转移并可选地交换指令集。 句法: BLX {cond} Rm BLX label
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ARM指令集
ARM协处理器指令
（1）CDP,协处理器数据操作指令 句法:CDP {cond} coproc,opcode1,CRd,CRn,CRm{,opcode2} 其中：coproc 指令操作的协处理器名。标准名为pn，其中n为0-15 范围内的整数。 opcode1 协处理器特定操作码。 Rd,Rn 源寄存器，不允许是R15。 CRd,CRn,CRm 协处理器寄存器。 opcode2 可选的协处理器特定操作码。 （2）MCR和MCRR,将数据从ARM寄存器传送到协处理器 句法: MCR {cond} coproc,opcode1,Rd,CRn,CRm{,opcode2} MCRR {cond} coproc,opcode1,Rd,Rn,CRm