2．寄存器方式

寄存器的值可以被直接用于数据操作指令，如：

MOV  r2，r0                  ;r0的值送r2

ADD  r4，r3，r2               ;r2加r3，结果送r4

CMP  r7，r8                  ;比较r7和r8的值

3．寄存器移位方式

寄存器的值在被送到ALU之前，可以事先经过桶形移位寄存器的处理。预处理和移位发生在同一周期内，所以有效的使用移位寄存器，可以增加代码的执行效率。

具体的移位（或者循环移位）方式有下面几种。

·  ASR：算术右移。

·  LSL：逻辑左移。

·  LSR：逻辑右移。

·  ROR：循环右移。

·  RRX：扩展的循环右移。

以上5种移位方式，移位值均可以由立即数或寄存器指定。下面是一些在指令中使用了移位操作的例子。

ADD  r2,r0,r1,LSR  #5

MOV  r1,r0,LSL  #2

RSB  r9,r5,r5,LSL  #1

SUB  r1,r2,r0,LSR ＃4

MOV  r2,r4,ROR  r0

4.1.4  寻址方式分类详解

数据处理指令的寻址方式根据<shifter_operand>的不同，相应的分为11种。详见表4.1。下面对各类寻址方式进行详细说明。

1．＃<immediate>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.2所示。

图4.2  数据处理指令——立即数寻址编码格式

立即数寻址为数据处理指令提供了一个可直接操作的立即数。立即数的生成方法见前面章节介绍。如果移位值为0，则移位进位值为程序状态寄存器CPSR的C标志位；否则，为32-bit立即数的bit[31]。

（2）操作伪代码

Shifter_operand = immed_8 Rotate_Right (rotate_imm*2)

if  rotate_imm == 0 then

shifter_carry_out = C flag

else  /* rotate_imm != 0*/

shifter_carry_out = shifter_operand[31]

（3）说明

① 并不是所有的32-bit立即数都是可以使用的合法立即数。只有那些通过将一个8-bit的立即数循环右移偶数位可以得到的立即数才可以在指令中使用。

② 有些立即数可以通过不止一种方法得到。由于立即数的构造方法中移位包含了循环操作，而循环移位操作会影响CPSR的条件标志位C。因此，同一个合法的立即数由于采用了不同的编码方式，将使这些指令的执行产生不同的结果，这是不能允许的。ARM汇编器按照下面的规则来生成立即数的编码。

·  当立即数数值在0和0xFF范围时，令immed_8=<immediate>，immed_4=0。

·  其他情况下，汇编编译器选择使用immed_4数值最小的编码方式。

③  为了更精确地控制立即数的生成，可以使用下面的语法格式控制立即数的生成。

#<immed_8>,<rotate_amout>

其中，<rotate_amout> = 2*rotate_imm

（4）举例

SUBS  r0,r0,#1                      ;寄存器r0中的数值减1，结果保存到r0

MOV  r0,#0xff00     ; 0xff00 → r0      ;将立即数0xff00放入r0保存

2．<Rm>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.3所示。

图4.3  数据处理指令——寄存器寻址编码格式

指令的操作数即为寄存器中的数值。移位寄存器的进位为程序状态寄存器CPSR的C标志位。

指令的语法格式为：<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>

（2）操作伪代码

Shifter_operand = Rm

Shifter_carry_out = C Flag

（3）说明

① 从指令的解码格式来看，寄存器寻址方式和使用立即数逻辑左移寻址解码格式是相同的，只是其移位数为0。

② 如果指令中的Rm或Rn指定为程序计数器r15，则操作数的值为当前指令地址加8。

（4）举例

MOV  r1,r2    ; r2 → r1

SUB  r0,r1,r2   ; r1 – r2 → r0

3．<Rm>, LSL  #<shift_imm>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.4所示。

图4.4  数据处理指令——立即数逻辑左移寻址编码格式

指令的操作数为寄存器Rm的数值逻辑左移shift_imm位。左移的范围在0到31之间。左移移出的位用0补齐。进位标志位是最后移出的位（如果移位数为0，则为C标志位）。

指令的语法格式为：<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>,LSL #<shift_imm>，其中：

·  <Rm>为进行逻辑左移操作的寄存器；

·  LSL为逻辑左移操作标识；

·  <shift_imm>为逻辑左移位数，范围为0～31。

（2）操作伪代码

if  shift_imm == 0 then /*执行寄存器操作*/

shifter_operand = Rm

shifter_carry_out = C flag

else  /*移位寄存器大于零*/

shifter_operand = Rm logical_shift_left shift_imm

shifter_carry_out = Rm[32 – shift_imm]

（3）说明

① 如果移位立即数<shift_imm> =0，则该寻址方式为立即数直接寻址。

② 如果指令中的Rm或Rn指定为程序计数器r15，则操作数的值为当前指令地址加8。

（4）举例

SUB r0，r1，r2，LSL #10        ;r1的值减去r2的值左移10bit，结果放到r0寄存器

MOV r0，r2，LSL #3            ;r2的值左移3bit，结果放入r0，即r0 = r2×8

4．<Rm>, LSL  <Rs>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.5所示。

图4.5  数据处理指令——寄存器逻辑左移寻址编码格式

寄存器逻辑左移十分适合寄存器值乘2的倍数操作。

这个指令是将寄存器Rm的值逻辑左移一定的位数。位移的位数由Rs的最低8位bit[7∶0]决定。Rm移出的位用0补齐。进位值是移位寄存器最后移出的位，如果移位数大于0，则进位值为0。

（2）语法格式

<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>,LSL  <Rs>

其中：

·  <Rm>为指令被移位的寄存器；

·  LSL为逻辑左移操作标识；

·  <Rs>为包含逻辑左移位数的寄存器。

（3）操作伪代码

if  Rs[7:0] = = 0 then

shifter_operand = Rm

shifter_carry_out = C flag

else  if  Rs[7:0] < 32 then

shifter_operand = Rm  logical_shift_left  Rs[7:0]

shifter_carry_out = Rm[32 – Rs[7:0]]

else  if  Rs[7:0] = = 32 then

shifter_operand = 0

shifter_carry_out = Rm[0]

else  /*Rs的后8位大于零*/

shifter_operand = 0

shifter_carry_out = 0

（4）说明

如果程序计数器r15被用作Rd，Rm，Rn或Rs中的任意一个，则指令的执行结果不可预知。

（5）举例

MOV  r0，r2，LSL r3          ;r2的值左移r3位，结果放入r0

ANDS r1，r1，r2，LSL r3      ;r2的值左移r3位，然后和r1相与，结果放入r1

5．<Rm>, LSR ＃<shift_imm>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.6所示。

图4.6  数据处理指令——立即数逻辑右移寻址编码格式

指令的操作数为寄存器Rm的值右移<shift_imm>位，相当于Rm的值除以一个2的倍数。<shift_imm>值的范围为0～31，移位后空出的位添0。循环器进位值为Rm最后移出的位。

（2）语法格式

<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>,LSR ＃<shift_imm>

其中：

·  <Rm>为被移位的寄存器；

·  LSR为逻辑右移操作标识；

·  <shift_imm>为逻辑右移位数，范围为0～31。

（3）操作伪代码

if  shift_imm == 0 then /*执行寄存器操作*/

shifter_operand = 0

shifter_carry_out = Rm[31]

else  /*移位立即数大于零*/

shifter_operand = Rm logical_shift_Right shift_imm

shifter_carry_out = Rm[shift_imm - 1]

（4）说明

① shift_imm的取值范围为0～31，当shift_imm=0时，移位位数为32，所以移位位数范围为1～32位。

② 如果指令中的Rm或Rn指定为程序计数器r15，则操作数的值为当前指令地址加8。

6．<Rm>, LSR  <Rs>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.7所示。

图4.7  数据处理指令——寄存器逻辑右移寻址编码格式

此操作将寄存器Rm的数值逻辑右移一定的位数。移位的位数由Rs的最低8位bit[7∶0]决定。移出的位由0补齐。当Rs[7∶0]大于0而小于32时，进位标志C由最后移出的位决定，当Rs[7∶0]大于32时，进位标志位为0，当Rs[7∶0]等于0时，进位标志不变。

（2）语法格式

<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>,LSR  <Rs>

其中：

·  <Rm>为指令被移位的寄存器；

·  LSR为逻辑右移操作标识；

·  <Rs>为包含逻辑右移位数的寄存器。

（3）操作伪代码

if  Rs[7:0] = = 0 then

shifter_operand = Rm

shifter_carry_out = C flag

else  if  Rs[7:0] < 32 then

shifter_operand = Rm  logical_shift_Right  Rs[7:0]

shifter_carry_out = Rm[Rs[7:0] - 1]

else  if  Rs[7:0] = = 32 then

shifter_operand = 0

shifter_carry_out = Rm[31]

else  /*Rs的后8位大于零*/

shifter_operand = 0

shifter_carry_out = 0

（4）说明

如果程序计数器r15被用作Rd、Rm、Rn或Rs中的任意一个，则指令的执行结果不可预知。

7．<Rm>, ASR ＃<shift_imm>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.8所示。

图4.8  数据处理指令——立即数算术右移寻址编码格式

指令的操作数为寄存器Rm的数值逻辑右移<shift_imm>位。<shift_imm>的值范围为0～31，当<shift_imm>等于0时，移位位数为32，所以移位位数范围为1～32位。进位移位操作后，空出的位添Rm的最高位Rm[31]。进位标志为Rm最后被移出的数值。

（2）语法格式

<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>,ASR ＃<shift_imm>

其中：

·  <Rm>为被移位的寄存器；

·  ASR为算术右移操作标识；

·  <shift_imm>为算术右移位数，范围为1～32，当shift_imm等于0时移位位数为32。

（3）操作伪代码

if  shift_imm == 0 then /*执行寄存器操作*/

if  Rm[31] = = 0 then

shifter_operand = 0

shifter_carry_out = Rm[31]

else /*Rm[31] = = 1*/

shifter_operand = 0xffffffff

shifter_carry_out = Rm[31]

else  /*shift_imm > 0*/

shifter_operand = Rm Arithmetic_shift_Right <shift_imm>

shifter_carry_out = Rm[shift_imm - 1]

（4）说明

① 如果指令中的Rm或Rn指定为程序计数器r15，则操作数的值为当前指令地址加8。

8．<Rm>, ASR  <Rs>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.9所示。

图4.9  数据处理指令——寄存器算术右移寻址编码格式

此操作将寄存器Rm的数值算术右移一定的位数。移位后空缺的位由Rm的符号位（Rm[31]）填充。位移的位数由Rs的最低8位bit[7∶0]决定。当Rs[7∶0]大于零而小于32时，指令的操作数为寄存器Rm的数值算术右移Rs[7∶0]位，进位标志C为Rm最后被移出的位。

（2）语法格式

<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>,ASR  <Rs>

其中：

·  <Rm>为指令被移位的寄存器；

·  ASR为算术右移操作标识；

·  <Rs>为包含算术右移位数的寄存器。

（3）操作伪代码

if  Rs[7:0] = = 0 then

shifter_operand = Rm

shifter_carry_out = C flag

else  if  Rs[7:0] < 32 then

shifter_operand = Rm  Arithmeticl_shift_Right  Rs[7:0]

shifter_carry_out = Rm[Rs[7:0] - 1]

else

if  Rm[31] = =0 then

shifter_operand = 0

shifter_carry_out = Rm[31]

else

shifter_operand = 0xffffffff

shifter_carry_out = Rm[31]

（4）说明

如果程序计数器r15被用作Rd、Rm、Rn或Rs中的任意一个，则指令的执行结果不可预知。

9．<Rm>, ROR ＃<shift_imm>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.10所示。

图4.10  数据处理指令——立即数循环右移寻址编码格式

指令的操作数由寄存器Rm的数值循环右移一定的位数得到。移位的位数由Rs的最低8位bits[7∶0]决定。当Rs[7∶0]=0时，指令的操作数为寄存器Rm的值，循环器的进位值为CPSR中的C条件标志位；否则，循环器的进位值为Rm最后被移出的位。

（2）语法格式

<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>,ROR ＃<shift_imm>

其中：

·  <Rm>为被移位的寄存器；

·  ROR为循环右移操作标识；

·  <shift_imm>为循环右移位数，范围为1～31，当shift_imm等于0时执行RRX操作。

（3）操作伪代码

if  shift_imm == 0 then /*执行寄存器操作*/

执行RRX操作

else

shifter_operand = Rm Rotate_Right shift_imm

shifter_carry_out = Rm[shift_imm - 1]

（4）说明

如果指令中的Rm或Rn指定为程序计数器r15，则操作数的值为当前指令地址加8。

10．<Rm>, ROR  <Rs>

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.11所示。

图4.11  数据处理指令——寄存器循环右移寻址编码格式

指令的操作数由寄存器Rm的数值循环右移一定的位数。移位的位数由Rs的最低8位bits[7∶0]决定。当Rs[7∶0]=0时，指令的操作数为寄存器Rm的值，循环器的进位值为CPSR中的C条件标志位；否则，循环器的进位值为Rm最后被移出的位。

（2）语法格式

<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>,ROR  <Rs>

其中：

·  <Rm>为指令被移位的寄存器；

·  ROR为循环右移操作标识；

·  <Rs>为包含循环右移位数的寄存器。

（3）操作伪代码

if  Rs[7:0] = = 0 then

shifter_operand = Rm

shifter_carry_out = C flag

else  if  Rs[4:0] == 0 then

shifter_operand = Rm

shifter_carry_out = Rm[31]

else

shifter_operand = Rm Rotate_Right Rs[4:0]

shifter_carry_out = Rm[Rs[4:0] - 1]

（4）说明

如果程序计数器r15被用作Rd、Rm、Rn或Rs中的任意一个，则指令的执行结果不可预知。

11．<Rm>, RRX

（1）编码格式

指令的编码格式如图4.12所示。

图4.12  数据处理指令——扩展右移寻址编码格式

指令的操作数为寄存器Rm的数值右移一位，并用CPSR中的C条件标志位填补空出的位。CPSR中的C条件标志位则用移出的位代替。

（2）语法格式

<opcode> {<cond>} {S} <Rd>,<Rn>,<Rm>,RRX

其中：

·  <Rm>为指令被移位的寄存器；

·  RRX为扩展的循环右移操作。

（3）操作伪代码

shifter_operand = (C flag logical_shift_left 31) OR (Rm logical_shift_Right 1)

shifter_carry_out = Rm[0]

（4）说明

① 此种寻址方式的编码形式和“ROR ＃0”一致。

② 如果程序计数器r15被用作Rd、Rm、Rn或Rs中的任意一个，则指令的执行结果不可预知。

③ 可以实现ADC指令的功能。