Thumb指令集之： 多寄存器數(shù)據(jù)傳送指令

Thumb指令集的多寄存器Load/Store指令是ARM指令集的多寄存器Load/Store指令的簡化形式。同ARM指令一樣，Thumb多寄存器數(shù)據(jù)傳送指令可以用于過程調(diào)用與返回以及存儲器塊拷貝。但為了編碼的緊湊性，這兩種用法由分開的指令實(shí)現(xiàn)，并且這些指令也只使用單一的尋址方式。在其他方面，這些指令的性質(zhì)與等價(jià)的ARM指令相同。

Thumb多寄存器數(shù)據(jù)傳送指令的基本語法格式分為以下兩種，一種用于實(shí)現(xiàn)塊拷貝，另一種用于實(shí)現(xiàn)堆棧操作。

①<opcode1><Rn>!，<registers>

<opcode1>：=LDMIA|STMIA

②PUSH{<registers>}

POP{<registers>}

下面詳細(xì)介紹多寄存器數(shù)據(jù)傳送指令的語法格式及用法。

（1）編碼格式

多寄存器加載指令LDMIA的編碼格式如圖11.59所示。

多寄存器數(shù)據(jù)裝載指令LDMIA（LoadMultipleIncrementAfter）裝載連續(xù)的內(nèi)存單元到多個(gè)通用寄存器。

圖11.59LDMIA指令的編碼格式

（2）指令的語法格式

LDMIA<Rn>！，<registers>

①<Rn>

基址寄存器。指定被裝載的內(nèi)存單元基地址。

②！

采用回寫（writeback）的尋址方式。Thumb指令集中多寄存器數(shù)據(jù)傳送指令采用固定的后增量IA（IncrementAfter）尋址方式，并且采用寄存器回寫方式。

③<registers>

被加載的寄存器列表。不同的寄存器之間用“，”隔開。完整的寄存器列表包含在“{}”中。編號低的寄存器對應(yīng)于內(nèi)存中低地址單元，編號高的寄存器對應(yīng)于內(nèi)存中高地址單元。寄存器r0～r7分別對應(yīng)于指令編碼中bit[0]～bit[7]位。如果Ri存在于寄存器列表中，則相應(yīng)的bit[i]指1，否則為0。

注意

如果基址寄存器Rn出現(xiàn)在寄存器列表<registers>中，則Rn的值為對于的內(nèi)存單元數(shù)據(jù)，而非地址回寫值。

（3）指令操作的偽代碼

Start_address=Rn

End_address=Rn+(Number_of_Set_Bits_In(register_list)*4)–4

Address=start_address

Fori=0to7

Ifregister_list[i]==1

Ri=Memory[address,4]

Address=address+4

Assertend_address==address–4

Rn=Rn+(Number_of_Set_Bits_In(register_list)*4)

（4）對應(yīng)的ARM指令

①如果基址寄存器在寄存器列表<registers>中，對應(yīng)的ARM指令為：

LDMIA<Rn>！，<registers>。

②如果基址寄存器不存在于寄存器列表<registers>中，對應(yīng)的ARM指令為：

LDMIA<Rn>，<registers>

（1）編碼格式

多寄存器數(shù)據(jù)存儲指令STMIA的編碼格式如圖11.60所示。

圖11.60STMIA指令的編碼格式

多寄存器數(shù)據(jù)存儲指令STMIA（StoreMultipleIncrementAfter）存儲多個(gè)通用寄存器的內(nèi)容到連續(xù)的內(nèi)存單元。

（2）指令的語法格式

STMIA<Rn>！，<registers>

①<Rn>

基址寄存器。指定用于存儲的內(nèi)存單元基地址。

②！

采用回寫（writeback）的尋址方式。Thumb指令集中多寄存器數(shù)據(jù)傳送指令采用固定的后增量IA（IncrementAfter）尋址方式，并且采用寄存器回寫方式。

③<registers>

被存儲的寄存器列表。不同的寄存器之間用“，”隔開。完整的寄存器列表包含在“{}”中。編號低的寄存器對應(yīng)于內(nèi)存中低地址單元，編號高的寄存器對應(yīng)于內(nèi)存中高地址單元。寄存器r0～r7分別對應(yīng)于指令編碼中bit[0]～bit[7]位。如果Ri存在于寄存器列表中，則相應(yīng)的bit[i]置1，否則為0。如果寄存器列表為空，即指令的編碼格式中bit[7：0]=0，則指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。

注意

當(dāng)基址寄存器Rn出現(xiàn)在寄存器列表<registers>中時(shí)，只能是列表中序號最低的寄存器，否則指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。

（3）指令操作的偽代碼

Start_address=Rn

End_address=Rn+(Number_of_Set_Bits_In(register_list)*4)–4

Address=start_address

Fori=0to7

Ifregister_list[i]==1

Memory[address,4]=Ri

Address=address+4

Assertend_address==address–4

Rn=Rn+(Number_of_Set_Bits_In(register_list)*4)

（4）對應(yīng)的ARM指令

STMIA<Rn>!，<registers>

（1）編碼格式

多寄存器壓棧指令PUSH的編碼格式如圖11.61所示。

圖11.61PUSH指令的編碼格式

多寄存器數(shù)據(jù)壓棧指令PUSH（PushMultipleRegisters）將r0～r7和LR中的一個(gè)或多個(gè)寄存器內(nèi)容加載到數(shù)據(jù)堆棧中。

（2）指令的語法格式

PUSH<registers>

<registers>

被存儲的寄存器列表。不同的寄存器之間用“，”隔開。完整的寄存器列表包含在“{}”中。寄存器r0～r7分別對應(yīng)于指令編碼中bit[0]～bit[7]位；返回連接寄存器LR對應(yīng)于bit[8]。如果ri存在于寄存器列表中，則相應(yīng)的bit[i]置1，否則為0。如果寄存器列表為空，即bit[8：0]=0，則指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。

注意

該指令的基址寄存器為堆棧寄存器SP。該基址寄存器為PUSH指令默認(rèn)寄存器，不必在指令中指定。

（3）指令操作的偽代碼

Start_address=SP–Number_of_Set_Bits_In(register_list)*4

End_address=SP–4

Address=start_address

Fori=0to7

Ifregister_list[i]==1

Memory[address,4]=Ri

Address=address+4

IfR==1

Memory[address,4]=LR

Address=address+4

Assertend_address==address–4

SP=SP-(Number_of_Set_Bits_In(register_list)+R)*4

（4）對應(yīng)的ARM指令

STMDBSP!，<registers>

（1）編碼格式

多寄存器出棧指令POP的編碼格式如圖11.62所示。

多寄存器數(shù)據(jù)出棧指令POP（PopMultipleRegisters）將堆棧中的內(nèi)容恢復(fù)到r0～r7和PC寄存器中（r0～r7和PC的子集或全集）。

圖11.62POS指令的編碼格式

（2）指令的語法格式

POP<registers>

①<registers>

被存儲的寄存器列表。不同的寄存器之間用“，”隔開。完整的寄存器列表包含在“{}”中。寄存器r0～r7分別對應(yīng)于指令編碼中bit[0]～bit[7]位；程序計(jì)數(shù)器PC對應(yīng)于bit[8]。如果ri存在于寄存器列表中，則相應(yīng)的bit[i]置1，否則為0。如果寄存器列表為空，即bit[8∶0]=0，則指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。

注意

如果程序計(jì)數(shù)器PC存在于寄存器列表中，將產(chǎn)生程序的分支跳轉(zhuǎn)，但程序狀態(tài)寄存器CPSR不會改變。

（3）指令操作的偽代碼

Start_address=SP

End_address=SP+4*(R+Number_of_Set_Bits_In(register_list))

Address=start_address

Fori=0to7

Ifregister_list[i]==1then

Ri=Memory[address,4]

Address=address+4

IfR==1then

value=Memory[address,4]

PC=valueAND0xfffffffe

If(architectureversion5orabove)then

TBit=Value[0]

Address=address+4

Assertend_address=address

SP=end_address

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDMIASP！，<registers>

下面的例子程序綜合使用了多寄存器數(shù)據(jù)傳送指令，通過該例可以對Thumb狀態(tài)下多寄存器數(shù)據(jù)傳送指令有更深入的了解。

LDMIAr7！，{r0－r3，r5} ;從r7為基地址的內(nèi)存單元中加載5個(gè)連續(xù)字單元到r0～r3

;和r5，并回寫r7，使r7=r7+20

STMIAr0！，{r3，r4，r5} ;將r3、r4和r5寄存器的內(nèi)容存儲到以r0為基地址的內(nèi)存單

;元中，并回寫r0的值，使r0=r0+12

Function

PUSH{r0-r7，LR} ;將寄存器r0～r7和程序返回寄存器LR的內(nèi)容壓棧

…

… ;程序體

POP{r0-r7，PC} ;保存的寄存器內(nèi)容出棧，子程序返回