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11.6 多寄存器数据传送指令
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指令的简化形式。同ARM指令一样,Thumb多寄存器数据传送指令可以用于过程调用与返回以及存储器块拷贝。但为了编码的紧凑性,这两种用法由分开的指令实现,并且这些指令也只使用单一的寻址方式。在其他方面,这些指令的性质与等价的ARM指令相同。
Thumb多寄存器数据传送指令的基本语法格式分为以下两种,一种用于实现块拷贝,另一种用于实现堆栈操作。
① <opcode1> <Rn>!,<registers>
<opcode1>:=LDMIA|STMIA
② PUSH {<registers>}
POP {<registers>}
下面详细介绍多寄存器数据传送指令的语法格式及用法。
11.6.1 多寄存器数据加载指令LDMIA
(1)编码格式
多寄存器加载指令LDMIA的编码格式如图11.59所示。
多寄存器数据装载指令LDMIA(Load Multiple Increment After)装载连续的内存单元到多个通用寄存器。
图11.59 LDMIA指令的编码格式
(2)指令的语法格式
LDMIA <Rn>!,<registers>
① <Rn>
基址寄存器。指定被装载的内存单元基地址。
② !
采用回写(writeback)的寻址方式。Thumb指令集中多寄存器数据传送指令采用固定的后增量IA(Increment After)寻址方式,并且采用寄存器回写方式。
③ <registers>
被加载的寄存器列表。不同的寄存器之间用“,”隔开。完整的寄存器列表包含在“{}”中。编号低的寄存器对应于内存中低地址单元,编号高的寄存器对应于内存中高地址单元。寄存器r0~r7分别对应于指令编码中bit[0]~bit[7]位。如果Ri存在于寄存器列表中,则相应的bit指1,否则为0。
| 注意
| 如果基址寄存器Rn出现在寄存器列表<registers>中,则Rn的值为对于的内存单元数据,而非地址回写值。
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(3)指令操作的伪代码
Start_address = Rn
End_address = Rn + (Number_of_Set_Bits_In(register_list)*4) – 4
Address = start_address
For i = 0 to 7
If register_list = = 1
Ri = Memory[address,4]
Address = address + 4
Assert end_address = = address – 4
Rn = Rn + (Number_of_Set_Bits_In(register_list) * 4)
(4)对应的ARM指令
① 如果基址寄存器在寄存器列表<registers>中,对应的ARM指令为:
LDMIA <Rn>!,<registers>。
② 如果基址寄存器不存在于寄存器列表<registers>中,对应的ARM指令为:
LDMIA <Rn>,<registers>
11.6.2 多寄存器数据存储指令STMIA
(1)编码格式
多寄存器数据存储指令STMIA的编码格式如图11.60所示。
图11.60 STMIA指令的编码格式
多寄存器数据存储指令STMIA(Store Multiple Increment After)存储多个通用寄存器的内容到连续的内存单元。
(2)指令的语法格式
STMIA <Rn>!,<registers>
① <Rn>
基址寄存器。指定用于存储的内存单元基地址。
② !
采用回写(writeback)的寻址方式。Thumb指令集中多寄存器数据传送指令采用固定的后增量IA(Increment After)寻址方式,并且采用寄存器回写方式。
③ <registers>
被存储的寄存器列表。不同的寄存器之间用“,”隔开。完整的寄存器列表包含在“{}”中。编号低的寄存器对应于内存中低地址单元,编号高的寄存器对应于内存中高地址单元。寄存器r0~r7分别对应于指令编码中bit[0]~bit[7]位。如果Ri存在于寄存器列表中,则相应的bit置1,否则为0。如果寄存器列表为空,即指令的编码格式中bit[7:0] = 0,则指令的执行结果不可预知。
| 注意
| 当基址寄存器Rn出现在寄存器列表<registers>中时,只能是列表中序号最低的寄存器,否则指令的执行结果不可预知。
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(3)指令操作的伪代码
Start_address = Rn
End_address = Rn + (Number_of_Set_Bits_In(register_list)*4) – 4
Address = start_address
For i = 0 to 7
If register_list = = 1
Memory[address,4] = Ri
Address = address + 4
Assert end_address = = address – 4
Rn = Rn + (Number_of_Set_Bits_In(register_list) * 4)
(4)对应的ARM指令
STMIA <Rn>!,<registers>
11.6.3 多寄存器压栈指令PUSH
(1)编码格式
多寄存器压栈指令PUSH的编码格式如图11.61所示。
图11.61 PUSH指令的编码格式
多寄存器数据压栈指令PUSH(Push Multiple Registers)将r0~r7和LR中的一个或多个寄存器内容加载到数据堆栈中。
(2)指令的语法格式
PUSH <registers>
<registers>
被存储的寄存器列表。不同的寄存器之间用“,”隔开。完整的寄存器列表包含在“{}”中。寄存器r0~r7分别对应于指令编码中bit[0]~bit[7]位;返回连接寄存器LR对应于bit[8]。如果ri存在于寄存器列表中,则相应的bit置1,否则为0。如果寄存器列表为空,即bit[8:0] = 0,则指令的执行结果不可预知。
| 注意
| 该指令的基址寄存器为堆栈寄存器SP。该基址寄存器为PUSH指令默认寄存器,不必在指令中指定。
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(3)指令操作的伪代码
Start_address = SP – Number_of_Set_Bits_In(register_list)*4
End_address = SP – 4
Address = start_address
For i = 0 to 7
If register_list = = 1
Memory[address,4] = Ri
Address = address + 4
If R = = 1
Memory[address,4] = LR
Address = address + 4
Assert end_address = = address – 4
SP = SP - (Number_of_Set_Bits_In(register_list) + R) * 4
(4)对应的ARM指令
STMDB SP!,<registers>
11.6.4 多寄存器出栈指令POP
(1)编码格式
多寄存器出栈指令POP的编码格式如图11.62所示。
多寄存器数据出栈指令POP(Pop Multiple Registers)将堆栈中的内容恢复到r0~r7和PC寄存器中(r0~r7和PC的子集或全集)。
图11.62 POS指令的编码格式
(2)指令的语法格式
POP <registers>
① <registers>
被存储的寄存器列表。不同的寄存器之间用“,”隔开。完整的寄存器列表包含在“{}”中。寄存器r0~r7分别对应于指令编码中bit[0]~bit[7]位;程序计数器PC对应于bit[8]。如果ri存在于寄存器列表中,则相应的bit置1,否则为0。如果寄存器列表为空,即bit[8∶0] =0,则指令的执行结果不可预知。
| 注意
| 如果程序计数器PC存在于寄存器列表中,将产生程序的分支跳转,但程序状态寄存器CPSR不会改变。
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(3)指令操作的伪代码
Start_address = SP
End_address = SP + 4*(R + Number_of_Set_Bits_In(register_list))
Address = start_address
For i = 0 to 7
If register_list = = 1 then
Ri = Memory[address,4]
Address = address + 4
If R = =1 then
value = Memory[address,4]
PC= value AND 0xfffffffe
If (architecture version 5 or above ) then
T Bit = Value[0]
Address = address + 4
Assert end_address = address
SP = end_address
(4)对应的ARM指令
LDMIA SP!,<registers>
11.6.5 多寄存器数据传送指令举例
下面的例子程序综合使用了多寄存器数据传送指令,通过该例可以对Thumb状态下多寄存器数据传送指令有更深入的了解。
LDMIA r7!,{r0-r3,r5} ;从r7为基地址的内存单元中加载5个连续字单元到r0~r3
;和r5,并回写r7,使r7 = r7 + 20
STMIA r0!,{r3,r4,r5} ;将r3、r4和r5寄存器的内容存储到以r0为基地址的内存单
;元中,并回写r0的值,使r0 = r0 + 12
Function
PUSH {r0-r7,LR} ;将寄存器r0~r7和程序返回寄存器LR的内容压栈
…
… ;程序体
POP {r0-r7,PC} ;保存的寄存器内容出栈,子程序返回 |
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