ARM中文指令手册 ARM 指令集

ARM架构是全球广泛使用的微处理器体系结构之一，尤其在移动设备和嵌入式系统中占据主导地位。ARM指令集是其核心，它定义了处理器如何执行各种操作，如数据处理、内存访问和控制流程。本手册主要围绕ARM指令集的中文版展开，包括寄存器的使用和处理器模式，以及如何装载和存储数据。 一、ARM指令集概述 ARM指令集分为多个版本，如ARMv4、ARMv5、ARMv7和最新的ARMv8。每个版本都引入了新的指令和功能优化，但基本的指令格式保持一致。ARM指令通常为32位，可以是数据处理、加载/存储、分支或浮点运算等。它们以RISC（精简指令集计算）原则为基础，追求高效简洁。 二、寄存器与处理器模式 1. 寄存器：ARM处理器有16个通用寄存器（R0-R15），它们用于临时存储数据、运算结果和地址。其中，R13作为堆栈指针，R14作为链接寄存器，R15是程序计数器，也称为PC，用于指向下一条要执行的指令地址。此外，还有状态寄存器CPSR（Current Program Status Register）和SPSR（Saved Program Status Register）来保存程序状态和异常处理时的上下文。 2. 处理器模式：ARM处理器支持多种运行模式，如用户模式（User）、快速中断模式（FIQ）、普通中断模式（IRQ）、系统模式（System）、管理模式（Supervisor）和未定义指令异常模式（Undefined）。这些模式对应不同的权限级别和处理机制，例如，用户模式是常规应用程序运行的模式，而管理模式则用于操作系统内核执行关键任务。 三、寄存器装载与存储 装载/存储指令用于在寄存器和内存之间移动数据。例如，LDR（Load Register）指令从内存位置加载数据到寄存器，STR（Store Register）指令将寄存器中的数据存储到内存。这两个指令都有变种，如LDRB加载字节，LDRH加载半字，LDRSB和LDRSH加载带符号扩展的字节和半字。类似的，STRB、STRH分别存储字节和半字。 四、内存访问与对齐 在ARM架构中，数据访问通常需要对齐，比如32位数据应从地址的4的倍数开始，否则可能会导致性能下降或引发硬件错误。LDM（Load Multiple）和STM（Store Multiple）指令可以一次性加载或存储多个寄存器到连续的内存位置，提高效率。 五、控制流指令 控制流指令用于改变程序的执行路径。这包括分支（B）指令，它无条件跳转到指定地址；比较并分支（CBNZ/CBEQ等）指令，根据特定条件决定是否跳转；以及调用子程序的BL（Branch and Link）指令，它会将返回地址存储在链接寄存器R14中。 六、异常与中断处理 在遇到异常或中断时，处理器会切换到相应的处理模式，并保存当前状态到SPSR，然后跳转到异常处理程序。异常类型包括软件中断、数据异常、预取指令异常等，中断处理机制保证了系统的实时性和响应性。 ARM中文指令手册详细阐述了这些核心概念，帮助开发者理解和利用ARM指令集进行程序设计。通过深入学习，开发者能够更好地优化代码，提升程序性能，并有效处理硬件交互。