ARM指令集——数据处理指令

ARM汇编指令集

ARM汇编文件的组成

1. 指令：编译完成后作为一条指令（机器码）存储在内存单元中，CPU执行时能够完成处理的操作
2. 伪指令：在编译时替换成能被识别的ARM指令
3. 伪操作：知道编译器进行编译，编译完成后不生成指令，也不占用内存空间。

ARM汇编指令类型

1. 数据处理指令
2. 跳转指令：实现程序执行过程中的跳转
3. Load/Store指令：CPU与内存数据之间的操作指令
4. 状态寄存器存送指令：对状态寄存器操作（只能使用这些指令对状态寄存器操作）
5. 协处理器指令：对协处理器进行操作
6. 异常产生指令：产生异常（软中断），实现模式切换

数据处理指令 mov，add，adds，adc，sub，subs，sbc，rsb，mul，and，orr，eor，bic，cmp，tst，teq，lsl，lsr，asr，rorv

数据处理指令语法

<操作{<cond>}{S}> <Rd>, <Rn>, <Operand2>
<操作码> <目标寄存器Rd> <第一操作寄存器Rn> <第二操作数Operand2>
;第一个位置必须是寄存器，第二操作数可以是寄存器，也可以是立即数

数据传送指令  MOV

mov r1, #0x1　　;r1 = 0x1　　　　0x1 是立即数
mov r2, r1　　;r2 = r1 
mvn r3, r2　　;r3 = ~r2
mov r1, 0xffffff00　　;0xffffff00 不是立即数，只是编译器在编译阶段对其进行了替换
mvn r1, 0x000000ff　　;替换的指令

;一条数据传送指令 mov reg, #n mov reg占用 bit[31:12]，bit[11:0]留给立即数使用，因此立即数自包含2^12个
;一个立即数由 bits[8:0]循环右移 2 * bits[11:9]得到。（一个八位的数循环右移偶数次得到）
;立即数的本质是包含于指令中的数，占用指令本身的空间

加法指令 ADD

;加法指令执行时，若没有进位 CPSR 'C' 位置 0
mov r0, #1
mov r1, #1
add r2, r1, r0　　;r2 = r1 + r0
add r2, r1, #2　　;r2 = r1 + 2

 数据操作对CPSR的影响 

;默认情况下，数据处理指令不影响条件码标志位，但可以选择通过添加“S”来影响标志位。
mov r1, #0mov r2, #-1
adds r3, r1, r2 

带进位的加法指令 ADC

;两个64位数相加，第一个64位的低32位放在 r0，高位放到 r1，第二个64位数的低32位放在 r2 高32位放在 r3
;编写代码实现两个64位数的和，结果的低32位放在 r4 高32位放在 r5
mov r0, #0xfffffffe　　;第一个数的低32位
mov r1, #1　　;第一个数的高32位
mov r2, #0x5　　;第二个数的低32位　
mov r3, #1　　;第二个数的高32位
adds r4, r0, r2 
adc r5, r1, r3　　; adc运算的实质是 r5 = r1 + r3 + 'C'　　'C'位 CPSR 进位标志

减法指令 SUB

;减法指令执行时，没有借位时 CPSR 'C' 位置 1
mov r0, #5
mov r1, #3
sub r2, r0, r1　　;r2 = r0 - r1

带借位的减法指令 SBC

mov r0, #1　　;第一个数的低32位
mov r1, #3　　;第一个数的高32位
mov r2, #3　　;第二个数的低32位
mov r3, #1　　;第二个输的高32位
subs r4, r0, r2　　
sbc r5, r1, r3

逆向减法指令 RSB

mov r0, #3
rsb r1, r0, #5　　;r1 = 5 - r0

乘法指令 MUL

;为了提高效率，任何乘法指令不可以使用立即数
mov r0, #3
mov r1, #5
mov r2, r0, r1　　;r2 = r0 * r1

乘——累加指令 MLA

mla r3 ,r0, r1, r2　　;r3 = (r0 * r1) + r2

逻辑与指令 AND

mov r0, #0xf0
mov r1, #0x0f
and r2, r0, r1　　;r2 = r0 & r1

逻辑或指令 ORR

mov r0, #0xf0
mov r1, #0x0f
orr r2, r0, r1　　;r2 = r0 | r1

逻辑异或运算指令 EOR

mov r0, #0xf0
mov r1, #0x0f
eor r2, r0, r1　　;r2 = r0 ^ r1

位清零指令 BIC

mov r0, #0xff
bic r0, r0, #0xf　　;第二个操作数的每一位为 1 就把第一个操作数对应的位清零

 比较指令 CMP

;实质是一条减法指令
;没有目标register，用来比较两个数是否相等，结果放到 CPSR 的 'Z' 位判断
mov r0, #2
mov r1, #1
cmp r0, r1

 位测试指令 TST

;实质是与运算 常用于用来测试某一位或某几位是 0 还是 1，结果通过 CPSR 的 'Z' 位判断
tst r0, #0x3

 相等测试指令 TEQ

;实质是异或运算，测试两个数是否相等，两个数相等时异或结果位 0，通过 CPSR 的 'Z' 位判断
teq r0, r1

 移位指令 LSL、LSR、ASR、ROR

;需要与mov配合，不能够单独使用
mov r0, #0xff
mov r1, r0, lsl #4　　;将 r0 逻辑左移 4 位放入 r1 中
;LSL 逻辑左移：高位移出，低位补零
;LSR 逻辑右移：低位移出，高位补零
;ASR 算是右移：低位移出，高位补符号位
;ROR 循环右移：低位移出，高位补低位移出位