【正文】 （ 1）協(xié)處理器數(shù)據(jù)操作。 交換指令如表 217所示。 指令的語法格式： LDR{cond}B Rd,addr_mode 3． LDRB指令 STRB指令從寄存器中取出指定的 8位字節(jié)放入寄存器的低 8位，并將寄存器的高位補 0。 （ 1）指令的語法格式 UMALL{cond}{S} RdLo,RdHi,Rm,Rs （ 2）指令舉例 4． UMLAL指令 SMULL（ Signed Multiply Long）為 64位有符號長乘法指令。條件標志位根據(jù)兩個操作數(shù)做“邏輯或”后的結果設置。它將操作數(shù)的反碼傳送到目的寄存器。 4．堆棧操作尋址方式 根據(jù)不同的尋址方式，將堆棧分為以下 4種。 字及無符號字節(jié)的 Load/Store指令語法格式如下： LDR|STR{cond}{B}{T} Rd,addressing_mode 1．字及無符號字節(jié)的 Load/Store指令的尋址方式 表 28 字及無符合字節(jié)的 Load/Store指令的尋址方式 格 式 模 式 1 [Rn， 177。其中快速中斷處理函數(shù)FIQ_handler()可以直接從地址 0x1C處開始，省下一條跳轉(zhuǎn)指令，如圖 27所示。當處理器試圖去取一條被標記為預取無效的指令時，發(fā)生預取指令異常。MMU作為轉(zhuǎn)換器，將程序和數(shù)據(jù)的虛擬地址（編譯時的連接地址）轉(zhuǎn)換成實際的物理地址，即在物理主存中的地址。 （ 4）引入一些機制保證將 I/O操作映射成內(nèi)存操作后，各種 I/O操作能夠得到正確的結果。 （ 1）取指令（ fetch）：從存儲器中取出指令，并將其放入指令流水線。 （ 1） N （ 2） Z （ 3） C （ 4） V 1．標志位 在帶 DSP指令擴展的 ARM v5及更高版本中，bit[27]被指定用于指示增強的 DAP指令是否發(fā)生了溢出，因此也就被稱為 Q標志位。表 22列出了 ARM處理器的寄存器組織概要。 ARM體系結構的主要特征如下（在本書的后續(xù)章節(jié)中將對這些特征做詳細講解）： （ 1）大量的寄存器，它們都可以用于多種用途； （ 2） Load/Store體系結構； （ 3）每條指令都條件執(zhí)行； （ 4）多寄存器的 Load/Store指令； （ 5）能夠在單時鐘周期執(zhí)行的單條指令內(nèi)完成一項普通的移位操作和一項普通的 ALU操作； （ 6）通過協(xié)處理器指令集來擴展 ARM指令集，包括在編程模式中增加了新的寄存器和數(shù)據(jù)類型。名字形式如下： （ 1） R13_mode （ 2） R14_mode 其中， mode可以是以下幾種模式之一：usr、 svc、 abt、 und、 irp及 fiq。 流 水 線 流水線的概念與原理 處理器按照一系列步驟來執(zhí)行每一條指令，典型的步驟如下： （ 1）從存儲器讀取指令（ fetch）； （ 2）譯碼以鑒別它是屬于哪一條指令（ decode）； （ 3）從指令中提取指令的操作數(shù)（這些操作數(shù)往往存在于寄存器中）（ reg）； （ 4）將操作數(shù)進行組合以得到結果或存儲器地址（ ALU）； （ 5）如果需要，則訪問存儲器以存儲數(shù)據(jù)（ mem）； （ 6）將結果寫回到寄存器堆（ res）。 ARM存儲系統(tǒng)有非常靈活的體系結構，可以適應不同的嵌入式應用系統(tǒng)的需要。 CP15中的寄存器可能是只讀的，也可能是只寫的，還有一些是可讀可寫的。向量表的入口是一些跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到專門處理某個異?；蛑袛嗟淖映绦颉＿@可以通過檢測 SPSR的 T位來判斷。 （ 1）立即數(shù)尋址方式； （ 2）寄存器尋址方式； （ 3）寄存器移位尋址方式 。 Rm] 寄存器偏移尋址 （ Register offset） 3 [Rn， 177。 （ 4）空遞增 EA（ Empty Ascending）。 （ 1）指令的語法格式 ADD{cond}{S} Rd,Rn,shifter_operand （ 2） ADD指令舉例 7． ADD指令 ADC指令將寄存器 shifter_operand的值加上 Rn表示的數(shù)值，再加上 CPSR中的 C條件標志位的值，將結果保存到目標寄存器 Rd中，并根據(jù)指令的執(zhí)行結果設置 CPSR中相應的標志位。另外一些版本只將最低有效 32位存放到一個寄存器中。它們用于進程的進入和退出、保存和恢復工作寄存器以及復制存儲器中的一塊數(shù)據(jù)。 指令的語法格式： STM{cond}addressing_mode Rn{!}, registers 2． STM指令 STM指令將指令中寄存器列表中的各寄存器數(shù)值寫入到連續(xù)的內(nèi)存單元中。 在 ARM處理器中，只有 MRS指令可以將狀態(tài)寄存器 CPSR或 SPSR讀出到通用寄存器中。 指令格式如下： BKPT immediate 2．斷點中斷指令 本 章 小 結 本章對 ARM處理器的體系結構、寄存器組織、流水線、 ARM存儲、異常、 ARM處理器的尋址方式、 ARM處理器的指令集等內(nèi)容進行了介紹，這些內(nèi)容是 ARM處理器理論的基本內(nèi)容，是系統(tǒng)軟硬件設計的基礎。 （ 1）語法格式 BLX target_add （ 2）指令的使用 3． BLX帶狀態(tài)切換的連接跳轉(zhuǎn)指令 BLX ARM指令集提供了兩條指令，可直接控制程序狀態(tài)寄存器（ Program State Register，PSR）。 指令的語法格式： LDM{cond}addressing_mode Rn, registers_without_pc?? STM指令將指令中寄存器列表中的各寄存器數(shù)值寫入到連續(xù)的內(nèi)存單元中。數(shù)據(jù)項可以是字節(jié)、 16位半字或 32位字。兩個32位二進制數(shù)相乘的結果是 64位的積。 （ 1）指令的語法格式 SUB{cond}{S} Rd,Rn,shifter_operand （ 2） SUB指令舉例 5． SUB指令 RSB（ Reverse Subtract）指令從寄存器shifter_operand中減去 Rn表示的數(shù)值，并將結果保存到目標寄存器 Rd中，并根據(jù)指令的執(zhí)行結果設置 CPSR中相應的標志位。 （ 2）空遞減 ED（ Empty Descending）。 Rm， shift offset_12 帶移位的寄存器后索引尋址 （ Scaled register postindexed） 使用該類尋址方式的指令的語法格式如下： LDR|STR{cond}H|SH|SB|D Rd,addressing_mode 2．雜類 Load/Store指令的尋址方式 表 29 雜類 Load/Store指令的尋址方式 格 式 模 式 1 [Rn， 177。 數(shù)據(jù)處理指令尋址方式 數(shù)據(jù)處理指令的基本語法格式如下： opcode {cond} {S} Rd,Rn,shifter_operand 其中， shifter_operand有 11種形式，如表 27所示。 6．外部中斷請求 當處理器的快速中斷請求（ FIQ）引腳有效且 CPSR寄存器的 F控制位被清除時，處理器產(chǎn)生快速中斷請求 FIQ異常。當異常發(fā)生時，處理器會把 PC設置為一個特定的存儲器地址。 CP15，即通常所說的系統(tǒng)控制協(xié)處理器（ System Control Coprocesssor），它負責完成大部分的存儲系統(tǒng)管理。 在 ARM10中，將流水線的級數(shù)增加到 6級，使系統(tǒng)的平均處理能力達到了 。 （ 1）讀程序計數(shù)器。其中的一個是用戶模式和系統(tǒng)模式公用的，而另外 5個分別用于 5種異常模式。 本章主要內(nèi)容： ● ARM體系結構的特點 ● ARM處理器的工作模式 ● 寄存器組織 ● 流水線 ● ARM存儲 ● 異常 ● ARM處理器的尋址方式 ● ARM處理器的指令集 ARM體系結構的特點 ARM內(nèi)核采用 RISC體系結構。 （ 1）未分組寄存器（ the Unbanked Register），包括 R0～ R7。 2． Q標志位 CPSR的低 8位（ I、 F、 T及 M[4∶0] ）統(tǒng)稱為控制位。在寄存器堆中有 3個操作數(shù)讀端口，因此，大多數(shù) ARM指令能在 1個周期內(nèi)讀取其操作數(shù)。 （ 2）芯片級的緊耦合存儲器 TCM。 這樣存儲器就有兩種類型的地址：虛擬地址和物理地址。若包含 MMU，引起異常的指令的物理地址被存儲到內(nèi)存中。通用寄存器的恢復采用一般的堆棧操作指令即可，下面重點介紹狀態(tài)寄存器的恢復及 PC指針的恢復。 Rm] 寄存器偏移尋址 （ Register offset） 3 [Rn， Rm， shift offset_12] 帶移位的寄存器偏移尋址 （ Scaled register offset） 4 [Rn， 177。 （ 2） Empty棧：堆棧指針指向第一個可用元素（ the first unused location）。 MVN指令將 shifter_operand表示的數(shù)據(jù)的反碼傳送到目的寄存器 Rd。 （ 1）指令的語法格式 TEQ{cond} Rn,shifter_operand （ 2） TEQ指令舉例 12． TEQ指令 CMP（ Compare）指令使用寄存器 Rn的值減去 operand2的值，根據(jù)操作的結果更新 CPSR中相應的條件標志位，以便后面的指令根據(jù)相應的條件標志來判斷是否執(zhí)行。 （ 1）指令的語法格式 SMULL{cond}{S} RdLo,RdHi,Rm,Rs （ 2）指令舉例 5． SMULL指令 SMLAL（ Signed Multiply Accumulate Long）為 64位有符號長乘 — 累加指令。 如果指令的內(nèi)存地址不是半字節(jié)對齊的，指令的執(zhí)行結果不可預知。 指令的語法格式： SWP{cond} Rd,Rm,[Rn] 1． SWP字交換指令 SWPB指令用于將內(nèi)存中的一個字節(jié)單元和一個指定寄存器的低 8位值相交換， 指令的語法格式： SWP{cond}B Rd,Rm,