【正文】 對應(yīng)的 減法指令 SUB{cond}{S} Rd， Rn， operand2 操作： （ Rd） ← （ Rn） （ operand2） 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令集 3）比較指令 （ 2）負(fù)數(shù)比較指令 CMN{cond} Rn， operand2 操作： （ Rn） （ operand2） 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令集 3）比較指令 （ 3）位測試指令 TST{cond} Rn， operand2 操作： （ Rn） ∧ （ operand2） 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令集 3）比較指令 （ 4）相等測試指令 TEQ{cond} Rn， operand2 操作： （ Rn） ⊕ （ operand2） 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令集 4）乘法指令 （ 1） 32位乘法指令 MUL{cond}{S} Rd， Rm， Rs 操作： （ Rd） ← （ Rm） X （ Rs） 說明 ： （ Rd） 為低 32位 （ 2） 32位乘加指令 MUL{cond}{S} Rd， Rm， Rs， Rn 操作： （ Rd） ← （ Rm） X （ Rs） +（ Rn） 說明 ： （ Rd） 為低 32位 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令集 4）乘法指令 （ 3） 64位無符號(hào)乘法指令 UMULL{cond}{S} RdLo， RdHi， Rm， Rs 操作 ： （ RdHi）（ RdLo） ← （ Rm） X （ Rs） （ 4） 64位無符號(hào)乘加指令 UMLAL{cond}{S} RdLo， RdHi， Rm， Rs 操作： （ RdHi）（ RdLo） ← （ Rm） X （ Rs） +（ RdHi）（ RdLo) 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令集 4）乘法指令 （ 5） 64位有符號(hào)乘法指令 SMULL{cond}{S} RdLo， RdHi， Rm， Rs 操作 ： （ RdHi）（ RdLo） ← （ Rm） X （ Rs） （ 6） 64位有符號(hào)乘加指令 SMLAL{cond}{S} RdLo， RdHi， Rm， Rs 操作： （ RdHi）（ RdLo） ← （ Rm） X （ Rs） +（ RdHi）（ RdLo) 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令集 （ 1）跳轉(zhuǎn)指令 B B{cond} Label 相當(dāng)于： 無條件 /條件 轉(zhuǎn)移 指令，取決于 {cond}的內(nèi)容 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令集 （ 2）跳轉(zhuǎn)指令 BL BL{cond} Label 同 B指令，但是同時(shí)將下一條指令地址復(fù)制到 R14（ LR） 中 相當(dāng)于： 無條件 /條件 子程序調(diào)用 指令 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令集 （ 3）帶狀態(tài)切換跳轉(zhuǎn)指令 BX BX{cond} Rm 無條件 /條件 跳轉(zhuǎn)到 Rm指定地址執(zhí)行。不必切換 R8R12 管理： CPSR中 F = 1 禁止 FIQ中斷 CPSR中 F = 0 開放 FIQ中斷 產(chǎn)生： ARM的 nFIQ引腳輸入 “ 0” 信號(hào)引發(fā) FIQ中斷 返回： （ 1） R14_fiq內(nèi)容減去 4以后送回 PC SUBS PC， R14_fiq， 4； （ PC） ← （ R14_fiq） 4 （ 2）（ CPSR） ← （ SPSR_fiq） 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 異常 [2]IRQ（中斷）異常 功能：正常中斷處理 管理： CPSR中 I = 1 禁止 IRQ中斷 CPSR中 I = 0 開放 IRQ中斷 產(chǎn)生： ARM的 nIRQ引腳輸入 “ 0” 信號(hào)引發(fā) FIQ中斷 但是 IRQ優(yōu)先級低于 FIQ，如果 FIQ被響應(yīng)， IRQ被屏蔽 返回：（ 1） R14_irq內(nèi)容減去 4以后送回 PC SUBS PC， R14_irq， 4； （ PC） ← （ R14_irq） 4 （ 2）（ CPSR） ← （ SPSR_irq） 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 異常 [3]中止異常 包括： 指令預(yù)取 中止 數(shù)據(jù) 中止 功能：用于處理 取指令 失敗 /數(shù)據(jù)訪問 失敗 返回： 指令預(yù)取 中止： SUBS PC， R14_abt， 4 數(shù)據(jù) 中止： SUBS PC， R14_abt， 8 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 異常 [4]軟件中斷異常 功能：通過 SWI指令進(jìn)入管理模式，用于執(zhí)行特點(diǎn)管理功能 返回： MOV PC， R14_svc 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 異常 [5]未定義指令異常 功能：用于處理未定義指令（可以實(shí)現(xiàn)指令擴(kuò)展功能） 返回： MOV PC， R14_und 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 異常 /退出小結(jié) 異常 對應(yīng)的返回指令 ARM R14_x Thumb R14_x 說明 BL MOV PC， R14 PC+4 PC+2 1 SWI MOVS PC， R14_svc PC+4 PC+2 1 UDEF MOVS PC， R14_und PC+4 PC+2 1 FIQ SUBS PC， R14_fiq， 4 PC+4 PC+4 2 IRQ SUBS PC， R14_irq， 4 PC+4 PC+4 2 PABT SUBS PC， R14_abt， 4 PC+4 PC+4 1 DABT SUBS PC， R14_abt， 8 PC+8 PC+8 3 RESET NA —— —— 4 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 異常 /退出小結(jié) 說明： [1] PC為 預(yù)取中止的指令 對應(yīng)地址 [2] PC為 取得的不能執(zhí)行的指令 對應(yīng)地址 [3] PC為 產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止 的地址（數(shù)據(jù)地址） [4] PC為 不確定 地址，因?yàn)?R14_svc內(nèi)容不確定 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 異常 地 址 異 常 進(jìn)入模式 0x00000000 復(fù)位 管理模式 0x00000004 未定義指令 未定義模式 0x00000008 軟件中斷 管理模式 0x0000000C 中止（預(yù)取指令） 中止模式 0x00000010 中止（數(shù)據(jù)） 中止模式 0x00000014 保留 保留 0x00000018 IRQ IRQ模式 0x0000001C FIQ FIQ模式 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 2 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 異常 （優(yōu)先級） 優(yōu) 先 級 異 常 1（最高） 復(fù)位 2 數(shù)據(jù)中止 3 FIQ 4 IRQ 5 預(yù)取指令中止 6（最低） 未定義指令、 SWI指令 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令系統(tǒng)概述 說明： ARM微處理器是基于 RISC原理設(shè)計(jì)的 所有的 ARM指令都是 32位操作數(shù)， ARM指令以 字 為邊界 所有的 Thumb指令都是 16位指令， Thumb指令以 半字 為邊界 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令系統(tǒng)概述 ARM指令集分為 6類 [1]跳轉(zhuǎn)類指令 [2]數(shù)據(jù)處理類指令 [3]程序狀態(tài)寄存器處理指令 [4]加載 /存儲(chǔ)指令 [5]協(xié)處理器指令 [6]異常產(chǎn)生指令 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 3 ARM微處理器的指令系統(tǒng) ARM指令的條件域 ARM指令的一般格式 OpCode {Cond} {S} Rd, Rn {,Operand2} OpCode: 指令助記符 (操作碼 ) Cond: 條件域 .如 :NE,EQ..(確定本條指令是否執(zhí)行的條件 ) S: 本條指令執(zhí)行后是否影響標(biāo)志寄存器內(nèi)容 . Rd: 目標(biāo)寄存器 Rn: 第一個(gè)操作數(shù)寄存器 Operand2: 第二個(gè)操作數(shù) 其中 : OpCode是必需的。 [3]根據(jù)異常類型，強(qiáng)行設(shè)置 CPSR之中的運(yùn)行模式位 （ M4M0） [4]強(qiáng)制 PC從相關(guān)異常向量地址取指令執(zhí)行。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) 信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)系 xxx 副教授 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 1 ARM嵌入式微處理器概述 嵌入式微處理器簡介 32位嵌入式微處理器的評價(jià)指標(biāo) [1]功耗： 有三種模式：運(yùn)行模式 節(jié)電模式 待機(jī)模式 [2]代碼存儲(chǔ)密度： ARM使用 32/16位指令 [3]集成度： 簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 [4]多媒體加速： 增加 JPEC、 MPEG指令 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 1 ARM嵌入式微處理器概述 ARM微處理器概述 ARM（ Advanced RISC Machine） ARM公司本身不生產(chǎn)芯片，只是設(shè)計(jì)芯片之后轉(zhuǎn)讓設(shè)計(jì)許可。 1981年： ARM公司成立（ Acon RISC Machine） 1985年：第一款 ARM（ ARM1） 被設(shè)計(jì)出來 1986年： ARM2推出（實(shí)用化） 1990年：另組建 Advanced RISC Machines公司 1998年： ARM公司上市 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 1 ARM嵌入式微處理器概述 ARM微處理器概述（續(xù)） 目前全世界眾多半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家獲得授權(quán)生產(chǎn) ARM微處理器 包括： Motorola、 IBM、 TI、 Philips、 VLSI、 Atmel、 Samsung ARM特點(diǎn)： [1]低功耗特性 [2]架構(gòu)靈活： ARM只提供一個(gè)核心，各公司可以增加資源 /指令 [3]得到主流系統(tǒng)軟件支持： WindowsCE、 PalmOS、 Symbian 目前： ARM系列微處理器占據(jù)嵌入式處理器市場的 75%以上 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 1 ARM嵌入式微處理器概述 ARM架構(gòu)版本與產(chǎn)品系列 版本 對應(yīng)微處理器系列 特點(diǎn) ARMv1 ARM1 樣機(jī) ARMv2 ARM2/ARM3 實(shí)用化 ARMv4 ARM7TDMI 應(yīng)用最廣泛的 ARM體系結(jié)構(gòu) ARMv5 ARM9E/ARM10E 增加 DSP、 Java指令 ARMv6 ARM11 增加 SIMD指令 第三章 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)與指令集 3． 1 ARM嵌入式微處理器概述 ARM架構(gòu)版本與產(chǎn)品系列（續(xù)） ARM7： 3級流水線（預(yù)取、譯碼、執(zhí)行） ARM9： 5級流水線（預(yù)取、譯碼、執(zhí)行、 訪存、寫入 ） ARM10： 6級流水線（預(yù)取、 發(fā)送、 譯碼、執(zhí)行、訪存、寫入） ARM11： 8級流水線 （預(yù)取、 預(yù)取、 譯碼、發(fā)送、 轉(zhuǎn)換、 執(zhí)行、訪存、寫入）