ARM指令集

ARM指令集问题：满递减与空递减ARM指令的多数据传输（STM、LDM）中，提到：多寄存器的Load和Store 指令分为2组：一组用于数据的存储与读取，对应于IA、IB、DA、DB，一组用于堆栈操作，对应于FD、ED、FA、EA，两组中对应的指令含义相同。

即：STMIB（地址先增而后完成操作）、STMFA（满递增堆栈）；STMIA（完成操作而后地址递增）、STMEA（空递增堆栈）；STMDB（地址先减而后完成操作）、STMFD（满递减堆栈）；STMDA（完成操作而后地址递减）、STMED（空递减堆栈）。

上述各组2个指令含义相同只是适用场合不同，同理有：LDMIB、LDMED；LDMIA、LDMFD；LDMDB、LDMEA；LDMDA、LDMFA。

我的问题是：对于STM指令很好理解，但是对于LDM指令，举例说：LDMIA（完成操作而后地址递增）、LDMFD（满递减堆栈）：若有这样的指令：LDMIA R0!,{R2-R9}先将基址寄存器R0所指数据存入R2，RO递增，再将基址寄存器R0所指数据存入R3，RO递增，……最后将基址寄存器R0所指数据存入R9，RO递增至后一位置。

而满递减堆栈的定义是：堆栈随着存储器地址的减小而向下增长，基址寄存器指向存储有效数据的最低地址或者指向第一个要读出的数据位置。

其中“基址寄存器指向存储有效数据的最低地址或者指向第一个要读出的数据位置”与先前LDMIA指令完成的结果矛盾，因为此指令完成后基址寄存器指向的并不是与R9对应的数据的位置，请问如何解释？问题解答：不错，其实你自己已经解释清楚了，呵呵为什么呢？首先你要理解“基址寄存器指向存储有效数据的最低地址或者指向第一个要读出的数据位置”的概念比如我的FD堆栈里面有如下数据地址数据0x100 90xfc 80xf8 70xf4 60xf0 50xec 40xe8 30xe4 20xe0 1这时候R13，即栈的指针应该是0xe0比如你运行了LDMIA R13!,{R2-R9}取出了8个数字分别是1-8，这时候R13指向的是哪里？当然是0x100，因为最后读出来的是8，在读出来以后，R13增加4(32bit数据是+4地址的偏移量)，这时候R13就是0x1000x100这个地址对吗？当然是对的，因为这时候9就是栈的底部了，R13指向9的地址0x100不对吗？所以你要理解这个最低有效数据的概念，1-8都出栈了，9就是第一个有效数据你下一次出栈就是从9开始所以是没有错的，而且你自己已经诠释了。

arm常用的名词解释ARM（Advanced RISC Machine）是一种常用的计算机架构，被广泛应用于移动设备、嵌入式系统和单片机等领域。

本文将对ARM常用的一些名词进行解释，以帮助读者更好地了解ARM架构。

1. RISC（Reduced Instruction Set Computer）：精简指令集计算机。

相对于复杂指令集计算机（CISC），RISC采用简化指令集，每条指令都非常简单，执行速度快，并且易于设计和优化硬件。

2. 架构：计算机系统的基本设计和组织原则。

ARM架构设计了一套标准的指令集和寄存器组织，以及与之兼容的处理器核心，为ARM生态系统提供了一致的编程接口。

3. 处理器核心（Processor Core）：ARM的核心部分，负责执行指令和进行算术逻辑运算。

常见的ARM处理器核心包括Cortex-A系列（用于应用处理器）、Cortex-M系列（用于嵌入式系统和微控制器）和Cortex-R系列（用于实时应用和嵌入式处理器）。

4. 指令集架构（Instruction Set Architecture）：定义了一套计算机指令的规范和编码方式。

ARM指令集架构包括ARMv8-A、ARMv7-A、ARMv6-M等不同的版本，不同版本支持不同的指令集和功能。

5. 寄存器：位于处理器核心内部的高速存储器，用于存储指令执行过程中需要操作的数据。

ARM体系结构中，常见的寄存器包括通用寄存器、程序计数器、状态寄存器等。

6. 多核处理器（Multi-core Processor）：使用多个处理器核心的处理器。

ARM 架构支持多核处理器的设计，使得多个核心可以同时进行计算任务，提高处理能力和并行性能。

7. SoC（System on a Chip）：一种集成了多个功能组件的芯片，包括处理器核心、内存控制器、I/O接口等。

ARM架构广泛应用于SoC的设计，提供了高度集成的解决方案，节省了系统板块的空间和功耗。

ARM9寻址方式及指令集介绍ARM9是一种32位精简指令集计算机（RISC）架构的微处理器。

在本文中，我们将介绍ARM9寻址方式和指令集的基本特点。

直接寻址是最简单的寻址方式，寻址单元根据操作码中给出的直接地址来访问内存。

例如，LDR指令将数据从内存中的特定地址加载到寄存器中。

直接寻址在寻址范围上有限制，因为地址是直接编码在指令中的。

间接寻址是通过一个保存数据的寄存器的地址来访问内存。

寄存器中的地址表示需要访问数据的内存地址。

例如，LDR指令可以使用R0寄存器中的地址来获取数据。

间接寻址使得程序可以动态地计算内存地址，提高了灵活性。

相对寻址是通过相对于当前指令地址的偏移量来访问内存。

偏移量在指令的操作码中给出，并且通常是一个8位或12位的整数。

相对寻址使得程序可以方便地访问位于当前指令之前或之后的内存位置。

基址寻址是通过一个基址寄存器和一个偏移量来访问内存，其中基址寄存器存储了起始地址，偏移量存储了与起始地址的相对位置。

例如，LDR指令可以使用R0寄存器作为基址寄存器，并使用R1作为偏移量。

基址寻址适用于访问数组或数据结构等连续的内存块。

核心寄存器寻址是指通过核心寄存器的内容来访问内存。

在ARM9架构中，核心寄存器包括程序计数器、堆栈指针和链接寄存器等。

这些寄存器具有特殊的寻址方式，允许对于特定的功能进行优化。

ARM9的指令集包括数据处理指令、分支和跳转指令、访存指令和特权指令等。

数据处理指令是最常用的指令类型，用于完成算术和逻辑操作。

例如，ADD指令将两个操作数相加，并将结果存储在目的寄存器中。

分支和跳转指令用于控制程序的流程。

例如，B指令可以根据条件跳转到指定的地址上。

访存指令用于读写内存和I/O端口。

例如，LDR指令可以将数据从内存加载到寄存器中，STR指令可以将寄存器中的数据存储到内存地址中。

特权指令用于进行特权级别的操作，例如，访问系统寄存器或控制外设。

这些指令一般只能由操作系统或系统软件使用。

ARMCORTEX-M3指令集名字功能ADC带进位加法ADD加法AND 按位与（原文为逻辑与，有误——译注）。

这里的按位与和C 的”&” 功能相同ASR算术右移BIC 按位清0（把一个数跟另一个无符号数的反码按位与）CMN 负向比较（把一个数跟另一个数据的二进制补码相比较）CMP比较（比较两个数并且更新标志）CPY把一个寄存器的值拷贝到另一个寄存器中EOR近位异或LSL 逻辑左移（如无其它说明，所有移位操作都可以一次移动最多 31格——译注）LSR逻辑右移MOV 寄存器加载数据，既能用于寄存器间的传输，也能用于加载立即数MUL乘法MVN加载一个数的 NOT 值（取到逻辑反的值）NEG取二进制补码ORR按位或（原文为逻辑或，有误——译注）ROR圆圈右移SBC带借位的减法SUB减法TST 测试（执行按位与操作，并且根据结果更新 Z ）REV在一个32位寄存器中反转字节序REVH 把一个32位寄存器分成两个16位数，在每个16位数中反转字节序REVSH 把一个32位寄存器的低 16位半字进行字节反转，然后带符号扩展到 32位SXTB带符号扩展一个字节到 32位SXTH带符号扩展一个半字到 32位UXTB无符号扩展一个字节到 32位UXTH无符号扩展一个半字到 32位16位转移指令B无条件转移B条件转移BL 转移并连接。

用于呼叫一个子程序，返回地址被存储在 LR 中BLX #im使用立即数的BLX不要在CM3 中使用CBZ 比较，如果结果为 0 就转移（只能跳到后面的指令——译注）CBNZ 比较，如果结果非0 就转移（只能跳到后面的指令——译注）ARM CORTEX M3指令集16位数据操作指令IT If - Then16位存储器数据传送指令LDR从存储器中加载字到一个寄存器中LDRH从存储器中加载半字到一个寄存器中LDRB从存储器中加载字节到一个寄存器中LDRSH 从存储器中加载半字，再经过带符号扩展后存储一个寄存器中LDRSB 从存储器中加载字节，再经过带符号扩展后存储一个寄存器中STR把一个寄存器按字存储到存储器中STRH 把一个寄存器存器的低半字存储到存储器中STRB把一个寄存器的低字节存储到存储器中LDMIA 加载多个字，并且在加载后自增基址寄存器STMIA 存储多个字，并且在存储后自增基址寄存器PUSH压入多个寄存器到栈中POP从栈中弹出多个值到寄存器中其它16位指令名字功能SVC系统服务调用BKPT 断点指令。

ARM指令集详解ARM可以用两套指令集：ARM指令集和Thumb指令集。

本文介绍ARM指令集。

在介绍ARM指令集之前，先介绍指令的格式。

1 指令格式（1）基本格式<opcode>{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>{,<opcode2>}其中，<>内的项是必须的，{}内的项是可选的，如<opcode>是指令助记符，是必须的，而{<cond>}为指令执行条件，是可选的，如果不写则使用默认条件AL(无条件执行)。

opcode 指令助记符，如LDR，STR 等cond 执行条件，如EQ，NE 等S 是否影响CPSR 寄存器的值，书写时影响CPSR，否则不影响Rd 目标寄存器Rn 第一个操作数的寄存器operand2 第二个操作数指令格式举例如下：LDR R0,[R1] ;读取R1 地址上的存储器单元内容，执行条件ALBEQ DATAEVEN ;跳转指令，执行条件EQ，即相等跳转到DATAEVENADDS R1,R1,#1 ;加法指令，R1＋1＝R1 影响CPSR 寄存器，带有SSUBNES R1,R1,#0xD;条件执行减法运算(NE)，R1-0xD=>R1，影响CPSR 寄存器，带有S（2）第2个操作数在ARM 指令中，灵活的使用第2个操作数能提高代码效率，第2个操作数的形式如下：＃immed_8r常数表达式，该常数必须对应8 位位图，即常数是由一个8 位的常数循环移位偶数位得到。

合法常量0x3FC、0、0xF0000000、200、0xF0000001等都是合法常量。

非法常量0x1FE、511、0xFFFF、0x1010、0xF0000010等都是非法常量。

常数表达式应用举例如下：MOV R0,#1 ;R0=1AND R1,R2,#0x0F ;R2 与0x0F，结果保存在R1LDR R0，[R1],#-4 ;读取R1 地址上的存储器单元内容，且R1＝R1－4Rm寄存器方式，在寄存器方式下操作数即为寄存器的数值。

名字功能ADC带进位加法ADD加法AND 按位与（原文为逻辑与，有误——译注）。

这里的按位与和C 的”&” 功能相同ASR算术右移BIC 按位清0（把一个数跟另一个无符号数的反码按位与）CMN 负向比较（把一个数跟另一个数据的二进制补码相比较）CMP比较（比较两个数并且更新标志）CPY把一个寄存器的值拷贝到另一个寄存器中EOR近位异或LSL 逻辑左移（如无其它说明，所有移位操作都可以一次移动最多 31格——译注）LSR逻辑右移MOV 寄存器加载数据，既能用于寄存器间的传输，也能用于加载立即数MUL乘法MVN加载一个数的 NOT 值（取到逻辑反的值）NEG取二进制补码ORR按位或（原文为逻辑或，有误——译注）ROR圆圈右移SBC带借位的减法SUB减法TST 测试（执行按位与操作，并且根据结果更新 Z ）REV在一个32位寄存器中反转字节序REVH 把一个32位寄存器分成两个 16位数，在每个 16位数中反转字节序REVSH 把一个32位寄存器的低 16位半字进行字节反转，然后带符号扩展到 32位SXTB带符号扩展一个字节到 32位SXTH带符号扩展一个半字到 32位UXTB无符号扩展一个字节到 32位UXTH无符号扩展一个半字到 32位16位转移指令B无条件转移B<cond>条件转移BL 转移并连接。

用于呼叫一个子程序，返回地址被存储在 LR 中BLX #im使用立即数的BLX不要在CM3 中使用CBZ 比较，如果结果为 0 就转移（只能跳到后面的指令——译注）CBNZ 比较，如果结果非 0 就转移（只能跳到后面的指令——译注）ARM CORTEX M3指令集16位数据操作指令IT If - Then16位存储器数据传送指令LDR从存储器中加载字到一个寄存器中LDRH从存储器中加载半字到一个寄存器中LDRB从存储器中加载字节到一个寄存器中LDRSH 从存储器中加载半字，再经过带符号扩展后存储一个寄存器中LDRSB 从存储器中加载字节，再经过带符号扩展后存储一个寄存器中STR把一个寄存器按字存储到存储器中STRH 把一个寄存器存器的低半字存储到存储器中STRB把一个寄存器的低字节存储到存储器中LDMIA 加载多个字，并且在加载后自增基址寄存器STMIA 存储多个字，并且在存储 后自增基址寄存器PUSH压入多个寄存器到栈中POP从栈中弹出多个值到寄存器中其它16位指令名字功能SVC系统服务调用BKPT 断点指令。

到底什么是Cortex、ARMv8、arm架构、ARM指令集、soc？⼀⽂帮你梳理基础概念【科普】前⾔有粉丝问我到底什么是ARM，搞不清楚Cortex、arm内核、arm架构、ARM指令集、soc这些概念都是什么关系，下⾯⼀⼝君给⼤家整理⼀下关于ARM相关的⼀些概念。

1、ARM既可以认为是⼀个公司的名字，也可以认为是对⼀类微处理器的通称，还可以认为是⼀种技术的名字。

2、ARM公司是专门从事基于RISC技术芯⽚设计开发的公司，作为知识产权供应商，本⾝不直接从事芯⽚⽣产，⽽是转让设计许可，由合作公司⽣产各具特⾊的芯⽚。

3、ARM处理器的内核是统⼀的，由ARM公司提供，⽽⽚内部件则是多样的，由各⼤半导体公司设计，这使得ARM设计嵌⼊式系统的时候，可以基于同样的核⼼，使⽤不同的⽚内外设，从⽽具有很⼤的优势。

下⾯我们针对这些概念，给⼤家逐⼀介绍。

ARM公司ARM⾸先是⼀个公司，即Advanced RISC Machines的缩写。

但是他本来并不叫这个名字，来看看ARM公司的成长历史。

1978年，⼀个名叫Hermann Hauser的奥地利籍物理学博⼠，还有他的朋友，⼀个名叫Chris Curry的英国⼯程师成⽴了⼀家名字叫“CPU”的公司。

这家CPU公司的全称，是Cambridge Processor Unit，字⾯意思是“剑桥处理器单元”。

CPU公司成⽴之后，主要从事电⼦设备设计和制造的业务。

他们接到的第⼀份订单，是制造赌博机的微控制器系统。

这个微控制器系统被开发出来后，称之为Acorn System 1。

之所以叫Acorn，就是因为他们想在电话黄页⾥排在Apple（苹果）公司的前⾯。

在Acorn System 1之后，他们⼜陆续开发了System 2、3、4，还有⾯向消费者的盒式计算机——Acorn Atom。

到了1981年，公司迎来了⼀个难得的机遇——英国⼴播公司BBC打算在整个英国播放⼀套提⾼电脑普及⽔平的节⽬，他们希望Acorn能⽣产⼀款与之配套的电脑。

ARM指令集、Thumb指令集、Thumb-2指令集
MCU使⽤什么指令集主要由内核决定的，⽐如Cortex-M3使⽤的是Thumb-2指令集
ARM指令集：
编代码全部是 32bits 的，每条指令能承载更多的信息，因此使⽤最少的指令完成功能，所以在相同频率下运⾏速度也是最快的，但也因为每条指令是32bits 的⽽占⽤了最多的程序空间。

Thumb指令集：
编代码全部是 16bits 的，每条指令所能承载的信息少，因此它需要使⽤更多的指令才能完成功能，因此运⾏速度慢，但它也占⽤了最少的程序空间
Thumb-2指令集：
在前⾯两者之间取了⼀个平衡，兼有⼆者的优势，当⼀个操作可以使⽤⼀条 32bits指令完成时就使⽤ 32bits 的指令，加快运⾏速度，⽽当⼀次操作只需要⼀条16bits 指令完成时就使⽤16bits 的指令，节约存储空间。