### ARM和Thumb-2指令集快速参考卡 #### ARM与Thumb-2指令集概述 本文档旨在为学习Cortex-M3处理器的用户提供一个全面且易于理解的ARM和Thumb-2指令集快速参考指南。ARM架构是英国Acorn Computers公司(后来演变为ARM Holdings)在1985年开发的一系列精简指令集计算机(RISC)架构之一。随着技术的发展,ARM架构经历了多次升级迭代,形成了不同的版本,其中ARM7-TDMI属于较早的ARMv4版本,而Cortex-M3等Cortex系列则属于ARMv7版本。 #### ARMv4与ARMv7的区别 - **ARMv4**:ARM7-TDMI是基于ARMv4架构设计的处理器核心,它支持ARM状态和Thumb状态两种执行模式,但其Thumb状态仅支持有限数量的指令。 - **ARMv7**:Cortex-M3等Cortex系列处理器基于ARMv7架构设计,该架构引入了更为强大的Thumb-2指令集,极大地扩展了Thumb状态下的指令集功能,使得Thumb-2指令集几乎可以媲美ARM状态下的指令集。 #### Thumb-2指令集的独特之处 Thumb-2指令集是在原有Thumb指令集基础上进行的重大改进,旨在提供更加高效、紧凑的代码。相比之前的Thumb指令集,Thumb-2指令集具有以下特点: - **更广泛的指令覆盖**:Thumb-2指令集不仅包含了基本的Thumb指令,还增加了许多新的指令,这些指令在Thumb状态下也能执行,极大提高了程序的执行效率。 - **更高的代码密度**:Thumb-2指令集通过优化指令格式和增加指令数量,能够生成更为紧凑的代码,减少了代码占用的空间。 - **增强的性能**:通过引入更多指令,Thumb-2能够在保持高代码密度的同时,提升指令执行的速度,从而实现更好的性能表现。 #### 快速参考卡中的关键术语解释 为了更好地理解和使用ARM和Thumb-2指令集,以下是对快速参考卡中部分术语的详细解释: - **Rm{,<opsh>}**:表示源寄存器,可以选择性地通过常数进行移位操作。 - **<Operand2>**:见表Flexible Operand2。可以使用移位或旋转作为<Operand2>的一部分。 - **<reglist>**:由逗号分隔的寄存器列表,用大括号{}包围。 - **<fields>**:见表PSR字段。 - **<reglist-PC>**:与<reglist>相同,但不能包含程序计数器(PC)。 - **<PSR>**:当前处理器状态寄存器(CPSR)或保存的处理器状态寄存器(SPSR)。 - **<reglist+PC>**:与<reglist>相同,可以包含程序计数器(PC)。 - **C*,V***:标志在架构v4及以前版本中不可预测,在架构v5及以后版本中不变。 - **+/–**:加或减操作(+可省略)。 - **<Rs|sh>**:可以是寄存器Rs或立即移位值。每种移位类型允许的值如表中所示。 - **§**:见表ARM架构版本。 - **<iflags>**:中断标志,可以是a(Abort)、i(Interrupt)、f(Fast Interrupt)中的一个或多个。 - **x,y**:表示半寄存器[15:0]或[31:16]。 - **<p_mode>**:见表处理器模式。 - **<imm8m>**:ARM状态下,一个32位常量,由一个8位值向右循环移位偶数位形成;Thumb状态下,一个32位常量,由一个8位值向左移位任意位数形成,或者是一个特定形式的比特模式。 - **SPm**:对于由<p_mode>指定的处理器模式的堆栈指针。 - **<lsb>**:比特字段的最低有效位。 - **<width>**:比特字段的宽度。<width>+<lsb>必须小于等于32。 - **<prefix>**:见表并行指令前缀。 - **{X}**:如果存在X,则将RsX旋转16位;否则,RsX就是Rs。 - **{IA|IB|DA|DB}**:增量后、增量前、递减后、递减前。 - **{!}**:如果存在!,则在数据传输后更新基地址寄存器(预索引)。 - **IB和DA**:在Thumb状态下不可用。若省略,默认为IA。 - **{S}**:如果存在S,则更新条件标志。 - **{T}**:如果存在T,则指示用户模式权限。 - **{R}**:如果存在R,则对结果进行四舍五入,否则截断结果。 - **B,SB,H,SH**:分别表示Byte、Signed Byte、Halfword 和 Signed Halfword。 #### 示例:Add指令 下面通过Add指令的具体实例来进一步了解这些术语的应用: - **Add指令**:ADD{S}Rd,Rn,<Operand2> - **作用**:将寄存器Rn的值与<Operand2>相加,并将结果存储在Rd中。 - **条件标志更新**:根据计算结果更新N、Z、C和V标志。 - **带进位的加法指令**:ADC{S}Rd,Rn,<Operand2> - **作用**:将寄存器Rn的值与<Operand2>以及进位标志C相加,并将结果存储在Rd中。 - **条件标志更新**:同上。 #### 结论 ARM和Thumb-2指令集是现代嵌入式系统和移动设备的核心组成部分,掌握它们对于理解和优化基于ARM架构的系统至关重要。通过本快速参考卡提供的术语解释和示例,希望读者能够更好地掌握ARM和Thumb-2指令集的关键概念,并能在实际应用中灵活运用。
- zhang__zhixiang2012-06-28挺不错的 适合学习
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