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標題: ARM的定址模式 [列印本頁]

作者: mm117777 時間: 2012-7-7 09:29:16 標題: ARM的定址模式

由於 ARM 是典型的精簡指令集處理器，因此只有載入儲存指令可以存取記憶體。然而，為了速度的原因，ARM的定址法還可分為『前置索引』與『後置索引』，索引值還可以分為『常數』或『暫存器』等，另外，針對前置索引，還有『寫回運算』可以使用。表一顯示了ARM 處理器的定址模式的一些範例。

表一、ARM 處理器的定址的範例
範例語意說明
LDR Rd, [Rn,+-offset] Rd=[Rn+-offset] 前置索引
LDR Rd, [Rn,+-offset]! Rd=[Rn+-offset] Rn=Rn+-offset 寫回運算 (!)
LDR Rd, [Rn],+-offset Rd=[Rn] Rn=Rn+-offset 後置索引
LDR Rd, [Rn,+-Rm] Rd=[Rn+Rm] 前置索引 (使用 Rm)
LDR Rd, [Rn,+-Rm]! Rd=[Rn+Rm] Rn=Rn+-Rm 前置索引+寫回運算
LDR Rd, [Rn], +-Rm Rd=[Rn] Rn=Rn+-Rm 後置索引 (使用 Rm)
LDR Rd, [Rn,+-Rm LSL Cx] Rd=[Rn+Rm < < Cx] 移位後載入
LDR Rd, [Rn,+-Rm LSL Rx] Rd=[Rn+Rm < < Rx] 移位後載入 (移位量由暫存器 Rx 指定)
LDR Rd, [+-offset] Rd=[PC+-offset] 相對於程式計數器的定址

前置索引會先進行加法後，再取得記憶體內容。而後置索引則會先取得記憶體內容之後，再做加法動作。

前置索引的語法為 [Rn,+-offset] 或 [Rn,+-Rm shift Cx]，其中 Rn, Rm 是暫存器，offset 是位移，而 Cx 則是移位的位元數，shift 代表移位運算，可能是左移 LSL或右移 LSR。

後置索引的語法為 [Rn],+-offset 或 [Rn],+-Rm shift Cx，由於中括號並沒有框住後置式，以此代表先取得記憶體 [Rn] 後才進行加減法。

ARM 能先進行左右移位後再進行運算，這是 ARM 的 ALU 上方的滾筒移位器的功能，這使得 ARM 可以同時執行移位與運算，不需要分成兩個指令。
常數的表示

在 ARM 的指令中，常數的載入通常是利用旋轉立即數 (<rotated_immed>) 的方式進行的，所謂的旋轉立即數，是將一個 8 位元的無號數作左 (右) 偶數位旋轉而來的，也就是說， <rotated_immed>=<immed8> ROR (2*<immed4>)。因此，0xFF、0x104、0xe0000005、0xBC00000 等都是旋轉立即數，但是 0x0101 和 0x102都不是。

因此，在 ARM CPU 中，如果我們想將 R3 的初值設為 972，因為 972 是一個旋轉立即數，因此直接使用 mov R3, #972 即可，但是若要將 R3 設為 973，則必須使用 mov R3, #972, add R3, R3, #1 等兩個指令，才能達成。這也是為了將較大範圍的常數塞入指令中，所採用的特殊設計方式。
ARM 的組合語言範例

範例一顯示了一個 ARM 的組合語言程式，該程式會將 Array 陣列中的數值相加，儲存在 Sum變數中。

範例一、ARM 的組合語言範例

; 組合語言                         ; C 語言 (對照)
AREA CODE                   ; void main()
ENTRY                         ; {
LDR R1, n                      ; R1=n;
LDR R2, ptr                   ; R2=ptr;
MOV R0, #0                   ; R0=0;
loop:
LDR R3, [R2], #4             ; R3 = [R2]; R2 = R2+4;
ADD R0, R0, R3                ; R0 = R0 + R3
SUBS R1, R1, #1                ; R1 = R1 – 1; if (R1 > 0)
BGT loop                      ;    goto Loop;
STR R0, sum                   ; sum = R0
                                 ;
AREA DATA                      ;
sum DCD 0                      ; int sum=0;
n    DCD 6                      ; int n=6;
ptr DCD Array                   ; int *ptr = array;
array DCD 6, -3, 2, 9, -33, 100    ; int array[] = {6, -3, 2, 9, -33, 100};
END                            ; }

ARM 的組合語言程式與 CPU0 相當類似，在此僅針對較特殊的部分進行說明，在範例一中，LDR R3, [R2], #4 乃是利用後置索引的方式，先做完 R3=[R2] 後，再將 R2 加上 4寫回。因此，相當於 R3=[R2];

R2=R2+4; 兩行的語義。另外，SUBS 指令當中的 S，代表運算後的結果會影響狀態暫存器 CPSR，於是後續的 BGT 才能根據CPSR的內容進行條件判斷，以決定是否要進行跳躍動作。

讀者可以比較 ARM 與 IA32 的架構，可以看出兩者有相當大的不同，不論是在暫存器或指令集上，都有明顯的差異，透過這樣的比較，應可感受到組合語言的多樣性。

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