嵌入式系统技术教程 教学课件 作者 张石 第三章ARM微处理器的指令系统.pptVIP

ARM 应用系统设计第三章ARM微处理器的指令系统 佘黎煌 东北大学信息科学与工程学院 电子信息工程研究所 ARM微处理器的体系结构（1） RISC体系结构特点： 在进行指令系统设计时，只选择使用频率很高的指令，在此基础上增加少量能有效支持操作系统和高级语言实现以及其他功能的指令，使指令条数大大减少 采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有2～3种 使用单周期指令，便于流水线操作执行 大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率 为提高指令执行速度，大部分指令直接采用硬件电路实现，少量采用微码实现 ARM微处理器的体系结构（2） ARM体系结构还采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗。 大多数的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率 可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率 可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理 在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率 1.ARM处理器寻址方式 (1).寄存器寻址 (2).立即寻址 (3).寄存器移位寻址 ARM指令的寻址方式 寄存器移位寻址 ARM集特有。第二个操作数先进行移位操作。 ADD R3，R2，R1，LSL #3 ；R3←R2＋8*R1 LSL：逻辑左移（Logical Shift Left） LSR：逻辑右移（Logical Shift Right） ASR：算术右移（Arithmetic Shift Right） ROR：循环右移（Rotate Right） RRX：扩展为1的循环右移（Rotate Right eXtended by 1 place ） 寄存器移位寻址 (4).寄存器间接寻址 (5).基址寻址 ARM指令的寻址方式 基址寻址 将基址寄存器的内容与指令中给出的地址偏移量相加，形成操作数的有效地址。基址寻址常用于访问基地址附近的存储单元。包括基址加偏移和基址加索引寻址。 基址加偏移－前索引寻址 LDR R0，[R1，＃4] ；R0←[R1＋4] 基址加偏移－带自动索引的前索引寻址 LDR R0，[R1，＃4]！ ；R0←[R1＋4]、R1←R1＋4 基址加偏移－后索引寻址 LDR R0，[R1]，＃4 ；R0←[R1]、R1←R1＋4 基址加索引寻址 LDR R0，[R1，R2] ；R0←[R1＋R2] (6).多寄存器寻址 (7).堆栈寻址 (7).堆栈寻址 (7).堆栈寻址 (7).堆栈寻址 ARM指令的寻址方式 STMFA r13!, {r0-r3} ; Push onto a Full Ascending Stack LDMFA r13!, {r0-r3} ; Pop from a Full Ascending Stack STMFD r13!, {r0-r3} ; Push onto a Full Descending Stack LDMFD r13!, {r0-r3} ; Pop from a Full Descending Stack STMEA r13!, {r0-r3} ; Push onto an Empty Ascending Stack LDMEA r13!, {r0-r3} ; Pop from an Empty Ascending Stack STMED r13!, {r0-r3} ; Push onto Empty Descending Stack LDMED r13!, {r0-r3} ; Pop from an Empty Descending Stack 注意: 1.不论那时压栈过程还是出栈过程,存储器中的高地址的数据对应高编号寄存器 .并且与大括号中寄存器的排放顺序无关 (8).块拷贝寻址 块拷贝寻址 LDMIA R0，{R1，R2，R3，R4} ；R1←[R0]，R2←[R0＋4]，R3←[R0＋8]，R4←[R0＋12] 地址增加在先（IB）：STMIB，LDMIB 地址增加在后（IA）：STMIA，LDMIA 地址减少在先（DB）：STMDB，LDMDB 地址减少在后（DA）：STMDA，LDMDA I：Increment D：Decrement B：Before A：After (9). 相对寻址 简单的ARM程序 简单的ARM程序 C语言调用汇编程序 超过四个参数传输 汇编调用C语言程序 仿真调试 仿真调试 仿真调试 仿真调试 仿真调试 仿真调试 仿真调试 2. ARM指令集介绍 ARM7TDMI(-S)的指令集，包括 ARM指令集 Thumb指令