2020年08月06日 | 史上最全ARM指令集详解

算术和逻辑指令

ADC : 带进位的加法

(Addition with Carry)

ADC{条件}{S}  , ,                dest = op_1 + op_2 + carry

ADC 将把两个操作数加起来，并把结果放置到目的寄存器中。它使用一个进位标志位，这样就可以做比 32 位大的加法。下列例子将加两个 128 位的数。

128 位结果: 寄存器 0、1、2、和 3第一个 128 位数: 寄存器 4、5、6、和 7第二个 128 位数: 寄存器 8、9、10、和 11。

ADDS    R0, R4, R8              ; 加低端的字  ADCS    R1, R5, R9              ; 加下一个字，带进位  ADCS    R2, R6, R10             ; 加第三个字，带进位  ADCS    R3, R7, R11             ; 加高端的字，带进位

如果如果要做这样的加法，不要忘记设置 S 后缀来更改进位标志。

ADD : 加法

(Addition)

ADD{条件}{S}  , ,                dest = op_1 + op_2

ADD 将把两个操作数加起来，把结果放置到目的寄存器中。操作数 1 是一个寄存器，操作数 2 可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即值:

ADD     R0, R1, R2              ; R0 = R1 + R2  ADD     R0, R1, #256            ; R0 = R1 + 256  ADD     R0, R2, R3,LSL#1        ; R0 = R2 + (R3 << 1)

加法可以在有符号和无符号数上进行。

AND : 逻辑与

(logical AND)

AND{条件}{S}  , ,                dest = op_1 AND op_2

AND 将在两个操作数上进行逻辑与，把结果放置到目的寄存器中；对屏蔽你要在上面工作的位很有用。 操作数 1 是一个寄存器，操作数 2 可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即值:

AND     R0, R0, #3              ; R0 = 保持 R0 的位 ０ 和 1，丢弃其余的位。

AND 的真值表(二者都是 1 则结果为 1):

Op_1   Op_2   结果  0      0      0  0      1      0  1      0      0  1      1      1

BIC : 位清除

(Bit Clear)

BIC{条件}{S}  , ,                dest = op_1 AND (!op_2)

BIC 是在一个字中清除位的一种方法，与 OR 位设置是相反的操作。操作数 2 是一个 32 位位掩码(mask)。如果如果在掩码中设置了某一位，则清除这一位。未设置的掩码位指示此位保持不变。

BIC     R0, R0, #%1011          ; 清除 R0 中的位 0、1、和 3。保持其余的不变。

BIC 真值表 :

Op_1   Op_2   结果  0      0      0  0      1      0  1      0      1  1      1      0

译注：逻辑表达式为 Op_1 AND NOT Op_2

EOR : 逻辑异或

(logical Exclusive OR)

EOR{条件}{S}  , ,                dest = op_1 EOR op_2

EOR 将在两个操作数上进行逻辑异或，把结果放置到目的寄存器中；对反转特定的位有用。操作数 1 是一个寄存器，操作数 2 可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即值:

EOR     R0, R0, #3                ; 反转 R0 中的位 0 和 1

EOR 真值表(二者不同则结果为 1):

Op_1   Op_2   结果  0      0      0  0      1      1  1      0      1  1      1      0

MOV : 传送

(Move)

MOV{条件}{S}  ,                dest = op_1

MOV 从另一个寄存器、被移位的寄存器、或一个立即值装载一个值到目的寄存器。你可以指定相同的寄存器来实现 NOP 指令的效果，你还可以专门移位一个寄存器:

MOV     R0, R0                  ; R0 = R0... NOP 指令  MOV     R0, R0, LSL#3           ; R0 = R0 * 8

如果 R15 是目的寄存器，将修改程序计数器或标志。这用于返回到调用代码，方法是把连接寄存器的内容传送到 R15:

MOV     PC, R14                 ; 退出到调用者  MOVS    PC, R14                 ; 退出到调用者并恢复标志位                                    (不遵从 32-bit 体系)

MVN : 传送取反的值

(MoveNegative)

MVN{条件}{S}  ,                dest = !op_1

MVN 从另一个寄存器、被移位的寄存器、或一个立即值装载一个值到目的寄存器。不同之处是在传送之前位被反转了，所以把一个被取反的值传送到一个寄存器中。这是逻辑非操作而不是算术操作，这个取反的值加 1 才是它的取负的值:

MVN     R0, #4                  ; R0 = -5  MVN     R0, #0                  ; R0 = -1

ORR : 逻辑或

(logical OR)

ORR{条件}{S}  , ,                dest = op_1 OR op_2

OR 将在两个操作数上进行逻辑或，把结果放置到目的寄存器中；对设置特定的位有用。操作数 1 是一个寄存器，操作数 2 可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即值:

ORR     R0, R0, #3               ; 设置 R0 中位 0 和 1

OR 真值表(二者中存在 1 则结果为 1):

Op_1   Op_2   结果  0      0      0  0      1      1  1      0      1  1      1      1

RSB : 反向减法

(Reverse Subtraction)

RSB{条件}{S}  , ,                dest = op_2 - op_1

SUB 用操作数 two 减去操作数 one，把结果放置到目的寄存器中。操作数 1 是一个寄存器，操作数 2 可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即值:

RSB     R0, R1, R2              ; R0 = R2 - R1  RSB     R0, R1, #256            ; R0 = 256 - R1  RSB     R0, R2, R3,LSL#1        ; R0 = (R3 << 1) - R2

反向减法可以在有符号或无符号数上进行。

RSC : 带借位的反向减法

(Reverse Subtraction with Carry)

RSC{条件}{S}  , ,                dest = op_2 - op_1 - !carry

同于 SBC，但倒换了两个操作数的前后位置。

SBC : 带借位的减法

(Subtraction with Carry)

SBC{条件}{S}  , ,                dest = op_1 - op_2 - !carry

SBC 做两个操作数的减法，把结果放置到目的寄存器中。它使用进位标志来表示借位，这样就可以做大于 32 位的减法。SUB 和 SBC 生成进位标志的方式不同于常规，如果需要借位则清除进位标志。所以，指令要对进位标志进行一个非操作 - 在指令执行期间自动的反转此位。

SUB : 减法

(Subtraction)

SUB{条件}{S}  , ,                dest = op_1 - op_2

SUB 用操作数 one 减去操作数 two，把结果放置到目的寄存器中。操作数 1 是一个寄存器，操作数 2 可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即值:

SUB     R0, R1, R2              ; R0 = R1 - R2  SUB     R0, R1, #256            ; R0 = R1 - 256  SUB     R0, R2, R3,LSL#1        ; R0 = R2 - (R3 << 1)

减法可以在有符号和无符号数上进行。

移位指令

ARM 处理器组建了可以与数据处理指令(ADC、ADD、AND、BIC、CMN、CMP、EOR、MOV、MVN、ORR、RSB、SBC、SUB、TEQ、TST)一起使用的桶式移位器(barrel shifter)。你还可以使用桶式移位器影响在 LDR/STR 操作中的变址值。

译注：移位操作在 ARM 指令集中不作为单独的指令使用，它是指令格式中是一个字段，在汇编语言中表示为指令中的选项。如果数据处理指令的第二个操作数或者单一数据传送指令中的变址是寄存器，则可以对它进行各种移位操作。如果数据处理指令的第二个操作数是立即值，在指令中用 8 位立即值和 4 位循环移位来表示它，所以对大于 255 的立即值，汇编器尝试通过在指令中设置循环移位数量来表示它，如果不能表示则生成一个错误。在逻辑类指令中，逻辑运算指令由指令中 S 位的设置或清除来确定是否影响进位标志，而比较指令的 S 位总是设置的。在单一数据传送指令中指定移位的数量只能用立即值而不能用寄存器。

下面是给不同的移位类型的六个助记符:

LSL  逻辑左移  ASL  算术左移  LSR  逻辑右移  ASR  算术右移  ROR  循环右移  RRX  带扩展的循环右移

ASL 和 LSL 是等同的，可以自由互换。

你可以用一个立即值(从 0 到 31)指定移位数量，或用包含在 0 和 31 之间的一个值的寄存器指定移位数量。

逻辑或算术左移

(Logical or Arithmetic Shift Left)

Rx, LSL #n    or  Rx, ASL #n    or  Rx, LSL Rn    or  Rx, ASL Rn

接受 Rx 的内容并按用‘n’或在寄存器 Rn 中指定的数量向高有效位方向移位。最低有效位用零来填充。除了概念上的第 33 位(就是被移出的最小的那位)之外丢弃移出最左端的高位，如果逻辑类指令中 S 位被设置了，则此位将成为从桶式移位器退出时进位标志的值。

考虑下列:

MOV    R1, #12  MOV    R0, R1, LSL#2

在退出时，R0 是 48。 这些指令形成的总和是 R0 = #12, LSL#2 等同于 BASIC 的 R0 = 12 << 2

逻辑右移

(Logical Shift Right)

Rx, LSR #n    or  Rx, LSR Rn

它在概念上与左移相对。把所有位向更低有效位方向移动。如果逻辑类指令中 S 位被设置了，则把最后被移出最右端的那位放置到进位标志中。它同于 BASIC 的 register = value >>> shift。

算术右移

(Arithmetic Shift Right)

Rx, ASR #n    or  Rx, ASR Rn

类似于 LSR，但使用要被移位的寄存器(Rx)的第 31 位的值来填充高位，用来保护补码表示中的符号。如果逻辑类指令中 S 位被设置了，则把最后被移出最右端的那位放置到进位标志中。它同于 BASIC 的 register = value >> shift。

循环右移

(Rotate Right)

Rx, ROR #n    or  Rx, ROR Rn

循环右移类似于逻辑右移，但是把从右侧移出去的位放置到左侧，如果逻辑类指令中 S 位被设置了，则同时放置到进位标志中，这就是位的‘循环’。一个移位量为 32 的操作将导致输出与输入完全一致，因为所有位都被移位了 32 个位置，又回到了开始时的位置!

带扩展的循环右移

(Rotate Right with extend)

Rx, RRX

这是一个 ROR#0 操作，它向右移动一个位置 - 不同之处是，它使用处理器的进位标志来提供一个要被移位的 33 位的数量。

乘法指令

指令格式：

这两个指令与普通算术指令在对操作数的限制上有所不同:

给出的所有操作数、和目的寄存器必须为简单的寄存器。

你不能对操作数 2 使用立即值或被移位的寄存器。

目的寄存器和操作数 1 必须是不同的寄存器。

最后，你不能指定 R15 为目的寄存器。

MLA : 带累加的乘法

(Multiplication with Accumulate)

MLA{条件}{S}  , , ,                dest = (op_1 * op_2) + op_3

MLA 的行为同于 MUL，但它把操作数 3 的值加到结果上。这在求总和时有用。

MUL : 乘法

(Multiplication)

MUL{条件}{S}  , ,                dest = op_1 * op_2

MUL 提供 32 位整数乘法。如果操作数是有符号的，可以假定结果也是有符号的。

比较指令

指令格式：

译注：CMP 和 CMP 是算术指令，TEQ 和 TST 是逻辑指令。把它们归入一类的原因是它们的 S 位总是设置的，就是说，它们总是影响标志位。

CMN : 比较取负的值

(Compare Negative)

CMN{条件}{P}  ,                status = op_1 - (- op_2)

CMN 同于 CMP，但它允许你与小负值(操作数 2 的取负的值)进行比较，比如难于用其他方法实现的用于结束列表的 -1。这样与 -1 比较将使用:

CMN     R0, #1                   ; 把 R0 与 -1 进行比较

详情参照 CMP 指令。

CMP : 比较

(Compare)

CMP{条件}{P}  ,                status = op_1 - op_2

CMP 允许把一个寄存器的内容如另一个寄存器的内容或立即值进行比较，更改状态标志来允许进行条件执行。它进行一次减法，但不存储结果，而是正确的更改标志。标志表示的是操作数 1 比操作数 2 如何(大小等)。如果操作数 1 大于操作操作数 2，则此后的有 GT 后缀的指令将可以执行。

明显的，你不需要显式的指定 S 后缀来更改状态标志... 如果你指定了它则被忽略。

TEQ : 测试等价

(Test Equivalence)

TEQ{条件}{P}  ,                Status = op_1 EOR op_2

TEQ 类似于 TST。区别是这里的概念上的计算是 EOR 而不是 AND。这提供了一种查看两个操作数是否相同而又不影响进位标志(不象 CMP那样)的方法。加上 P 后缀的 TEQ 还可用于改变 R15 中的标志(在 26-bit 模式中)。

TST : 测试位

(Test bits)

TST{条件}{P}  ,                Status = op_1 AND op_2

TST 类似于 CMP，不产生放置到目的寄存器中的结果。而是在给出的两个操作数上进行操作并把结果反映到状态标志上。使用 TST 来检查是否设置了特定的位。操作数 1 是要测试的数据字而操作数 2 是一个位掩码。经过测试后，如果匹配则设置 Zero 标志，否则清除它。象 CMP 那样，你不需要指定 S 后缀。