1、第5章Thumb指令,在ARM体系结构中，ARM指令是32位的，具有很高的执行效率。但是对于嵌入式设备而言，其存储空间极其有限，对于每条ARM指令都要占用4个字节，对存储空间的要求较高。为了压缩代码的存储，增加代码存储密度，ARM公司设计了16位的Thumb指令。,内容提要,51 Thumb数据处理指令52 Thumb存储器操作指令53 Thumb分支指令54 Thumb软中断指令55 Thumb指令功能码段分析,51 Thumb数据处理指令,Thumb数据处理指令可以分为5类：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、移位操作指令和比较指令。,5.1.1 寄存器移位指令,opcode Rd,
2、Rs,#shift_immed_5Rd目标寄存器；Rs源操作数寄存器；shift_immed_5寄存器移位的数值，取值范围为031；,Thumb寄存器移位指令操作码编码,5.1.2 低位寄存器算术运算指令,1加法与减法运算指令（形式上为3个操作数）这类指令的汇编语法格式为opcode Rd,Rs,Rmopcode Rd,Rs,#immed_3opcode:ADD、SUB,2MOV、CMP、ADD与SUB指令（对R0R7操作）opcode Rd,#immed_8两个操作数，分别为R和一个8位立即数。,5.1.2 低位寄存器算术运算指令,5.1.3 ALU操作指令,这类指令的汇编语法格式为opco
3、de Rd,Rs；（两个操作数都为R）操作码分为4类：逻辑操作：AND、ORR、MVN、EOR、BIC移位操作：LSL、LSR、ASR、ROR算术运算：ADC、SBC、MUL、NEG比较运算：TST、CMP、CMN,5.1.4 带高位寄存器操作的Thumb指令,这类指令的汇编语法格式为opcode Rd,Hsopcode Hd,Rsopcode Hd,Hsopcode:ADD、CMP、MOV,5.1.5 带SP/PC的算术运算指令,1SP/PC加法运算指令这类指令的汇编语法格式为ADD Rd,PC，#immed_8 4ADD Rd,SP，#immed_8 4,2SP加法/减法运算指令这类指令的
4、汇编语法格式为ADD SP，#immed_7 4SUB SP，#immed_7 4,5.1.5 带SP/PC的算术运算指令,5.2 Thumb存储器操作指令,Thumb存储器操作指令包括无符号字节、半字和字数据的存储与加载，多寄存器的加载与存储指令和栈操作指令。,5.2.1 字节、半字和字的加载/存储指令,1.立即数偏移量的加载/存储指令LDRB Rd,Rn,#immed_5 4STRB Rd,Rn,#immed_5 4,2.寄存器偏移量的加载/存储指令LDRB Rd,Rn,RmSTRB Rd,Rn,Rm,5.2.1 字节、半字和字的加载/存储指令,3.有符号字节/半字的加载/存储指令LDRH
5、 Rd,Rn,RmSTRH Rd,Rn,RmLDRSB Rd,Rn,RmLDRSH Rd,Rn,Rm,5.2.1 字节、半字和字的加载/存储指令,4.偏移量为立即数的半字加载/存储指令LDRH Rd,Rn,#immed_5 2STRH Rd,Rn,#immed_5 2,5.2.1 字节、半字和字的加载/存储指令,5.PC作为基址寄存器的字加载指令LDR Rd,PC,#immed_84,5.2.1 字节、半字和字的加载/存储指令,6.SP作为基址寄存器的加载/存储指令LDR Rd,SP,#immed_84STR Rd,SP,#immed_84,5.2.1 字节、半字和字的加载/存储指令,5.2.
6、2 批量加载/存储指令,1.寄存器入栈出栈指令 堆栈地址由SP设置，堆栈是满递减类型。PUSH reglistPOP reglistPUSH reglist,LRPOP reglist,PC,2.多寄存器加载/存储指令只使用后增的形式（IA），针对低位寄存器操作。LDMIARn!reglistSTMIARn!reglist,5.2.2 批量加载/存储指令,5.3 Thumb分支指令,与ARM指令一样，在Thumb指令集中，也有相应的分支指令实现程序的跳转和子程序的调用。Thumb分支指令可分为B分支指令、带链接的分支指令和带状态切换的分支指令。,5.3.1 B分支指令,1.条件分支指令 Bco
7、ndlabelsigned_immed_8:8位有符号立即数，由汇编语法格式中的label右移一位得到（相对转移）。,2.无条件分支指令Blabelsigned_immed_11:11位有符号立即数，由汇编语法格式中的label右移一位得到，可以跳转+/-2048字节范围。,5.3.1 B分支指令,5.3.2 带链接的分支指令,带链接的分支指令BL将下一条指令的地址拷贝到R14（即LR）链接寄存器中，然后跳转到指定的地址运行程序。BL label,带状态切换的分支指令,带状态切换的分支指令的汇编语法格式为BX RsBX Hs,5.4 Thumb软中断指令,Thumb软中断指令SWI与ARM指令
8、集下的软中断指令相似，用于使处理器产生软件异常，使用这种机制实现在用户模式下对操作系统中特权模式的程序调用。语法格式：SWIimmed_8编码格式：,注意事项：进行SWI软中断时，处理器切换到ARM状态，并处于管理模式，CPSR保存到SPSR_svc中，返回地址保存到LR_svc中，程序跳转到0 x08处。在执行SWI时，immed_8被处理器忽略，但在中断服务程序中，用它来确定所请求的服务号。SWI指令执行不影响条件状态位。,5.4 Thumb软中断指令,5.5 Thumb指令功能码段分析,1.实现乘法的功能段与 2n(1,2,4,8,.)相乘ARM：MOV Ra,Rb,LSL#nThumb
9、：LSLRa,Rb,LSL#n 与 2n+1(3,5,9,17,.)相乘ARM：ADD Ra,Rb,Rb,LSL#nThumb：LSL Rt,Rb,#n ADD Ra,Rt,Rb,5.5 Thumb指令功能码段分析,与-2n(-2,-4,-8,.)相乘ARM：MOV Ra,Rb,LSL#n RSB Ra,Ra,#0Thumb：LSLRa,Rb,LSL#n NEG Ra,Ra与-2n+1(-1,-3,-7,-15,.)相乘ARM：SUB Ra,Rb,Rb,LSL#nThumb：LSL Rt,Rb,#n SUB Ra,Rb,Rt,2.实现除法的功能段 入口：R0存放被除数，R1存放除数；出口：R2存放商，R3存放余数。用ARM指令实现：,5.5 Thumb指令功能码段分析,用Thumb代码来实现相同的功能,5.5 Thumb指令功能码段分析,5.5.2 Thumb与ARM性能比较,Thumb代码所需的存储空间约为ARM代码的6070Thumb代码使用的指令数比ARM代码多约3040若使用32位的存储器，ARM代码比Thumb代码快约40若使用16位的存储器，Thumb代码比ARM代码快约4050与ARM代码相比较，使用Thumb代码，存储器的功耗会降低约30,
