Thumb指令集之： Thumb編程模型

11.2Thumb編程模型

所有的Thumb指令都是16位的。它們都是ARM指令重新編碼得到的，所以繼承了ARM指令集的許多特點(diǎn)。

①有數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳送和流控制的指令結(jié)構(gòu)。

②支持8位字節(jié)、16位半字和32位字?jǐn)?shù)據(jù)類型，半字以兩字節(jié)邊界對(duì)齊，字以4字節(jié)邊界對(duì)齊。

③32位的無分段存儲(chǔ)器（unsegmentedmemory）。

Thumb指令集除了繼承了ARM指令集的一些特點(diǎn)外，與ARM指令集存在以下一些差異。

①大多數(shù)Thumb指令為無條件執(zhí)行指令（所有ARM指令都是條件執(zhí)行的）。

②許多Thumb數(shù)據(jù)處理指令采用了2地址格式（目的寄存器與源寄存器相同）。而ARM指令中除64位乘法指令外，其余指令均采用3地址模式。

③Thumb指令格式減少了很多ARM指令格式的限制，使Thumb指令編寫的代碼密度大大提高。

無論處理器處于什么狀態(tài)，所有的異常都使處理器返回到ARM狀態(tài)，并完成異常處理。但異常發(fā)生時(shí)，CPSR狀態(tài)寄存器在進(jìn)入異常時(shí)被保存到相應(yīng)的SPSR中，當(dāng)異常處理結(jié)束后，處理器將恢復(fù)到異常發(fā)生前的狀態(tài)，并按照發(fā)生異常時(shí)處理器的狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行ARM或Thumb指令。

應(yīng)該注意的是，ARM異常返回指令需要根據(jù)ARM流水線的行為對(duì)返回地址進(jìn)行調(diào)整。由于Thumb指令是2字節(jié)長(zhǎng)，而ARM指令是4字節(jié)長(zhǎng)，所以由Thumb執(zhí)行狀態(tài)進(jìn)入異常時(shí)其自然偏移量應(yīng)與ARM不同（ARM狀態(tài)下，拷貝到鏈接寄存器的值PC－4）。為了減少編程的復(fù)雜性，ARM體系結(jié)構(gòu)中設(shè)置了硬件邏輯，以實(shí)現(xiàn)Thumb狀態(tài)的自動(dòng)地址偏移調(diào)整，使ARM和Thumb狀態(tài)編程一致。

表11.2列出了Thumb狀態(tài)下發(fā)生異常時(shí)LR的值。

表11.2 Thumb狀態(tài)異常返回指令

異常

異常鏈接寄存器值

返回指令

Reset

不可預(yù)知的值

－

未定義指令

未定義指令地址+2

MOVPC，r14

SWI

Swi指令地址+2

MOVPC，r14

預(yù)取異常

預(yù)取異常指令+4

MOVPC，r14，＃4

數(shù)據(jù)異常

產(chǎn)生預(yù)取異常指令地址+8

MOVPC，r14，＃8

IRQ

下一條將被執(zhí)行的指令地址+4

MOVPC，r14，＃4

FIQ

下一條將被執(zhí)行的指令地址+4

MOVPC，r14，＃4