处理器寻址方式

3．1　ARM处理器寻址方式

寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地址的方式．ARM处理器具有9种基本寻址方式．

（1）寄存器寻址．

操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段指出的是寄存器编号，指令执行时直接取出寄存器值来操作．寄存器寻址指令举例如下：

MOV　R1，R2；将R2的值存入R1

SUB　R0，R1，R2；将R1的值减去R2的值，结果保存到R0

（2）立即寻址．

立即寻址指令中的操作码字段后面的地址码部分即是操作数本身，也就是说，数据就包含在指令当中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作数（这样的数称为立即数）．立即寻址指令举例如下：

SUBS　R0，R0，＃1；R0减1，结果放入R0，并且影响标志位

MOV　R0，＃0xFF000；将立即数0xFF000装入R0寄存器

立即数要以”＃”号为前缀，表示16进制数值时以”0x”表示．

（3）寄存器移位寻址．

寄存器移位寻址是ARM指令集特有的寻址方式．当第2个操作数是寄存器移位方式时，第2个寄存器操作数在与第1个操作数结合之前，选择进行移位操作．寄存器移位寻址指令举例如下：

MOV　R0，R2，LSL＃3；R2的值左移3位，结果放入R0，即是R0＝R2×8

ANDS　R1，R1，R2，LSL　R3；R2的值左移R3位，然后和R1相”与”操作，结果放入R1

可采用的移位操作如下：

①LSL：逻辑左移（Logical Shift Left），寄存器中字的低端空出的位补0．

②LSR：逻辑右移（Logical Shift Right），寄存器中字的高端空出的位补0．

③ASR：算术右移（Arithmetic Shift Right），移位过程中保持符号位不变，即若源操作数为正数，则字的高端空出的位补0，否则补1．

④ROR：循环右移（Rotate Right），由字的低端移出的位填入字的高端空出的位．

⑤RRX：带扩展的循环右移（Rotate Right eXtended by 1place），操作数右移一位，高端空出的位用原C标志值填充．

各种移位操作如图3－1所示．

图3－1　移位操作示意图

（4）寄存器间接寻址．

寄存器间接寻址指令中的地址码给出的是一个通用寄存器的编号，所需的操作数保存在寄存器指定地址的存储单元中，即寄存器为操作数的地址指针．寄存器间接寻址指令举例如下：

LDR　R1，［R2］；将R2指向的存储单元的数据读出，保存在R1

SWP　R1，R1，［R2］；将寄存器R1的值和R2指定的存储单元的内容交换

（5）基址寻址．

基址寻址就是将基址寄存器的内容与指令中给出的偏移量相加，形成操作数的有效地址．基址寻址用于访问基址附近的存储单元，常用于查表、数组操作、功能部件寄存器访问等．基址寻址指令举例如下：

LDR　R2，［R3，＃0x0C］；读取R3＋0x0C地址上的存储单元的内容，放入R2

STR　R1，［R0，＃－4］！；先R0＝R0－4，然后把R1的值保存到R0指定存储单元

LDR　R1，［R0，R3，LSL＃1］；将R0＋R3×2地址上的存储单元的内容读出，存入R1

（6）多寄存器寻址．

多寄存器寻址即是一次可传送几个寄存器值，允许一条指令传送16个寄存器的任何子集或所有寄存器．多寄存器寻址指令举例如下：

LDMIA　R1！，｛R2－R7，R12｝；将R1指向的单元中的数据读出到R2～R7、R12中；（R1自动加1）

STMIA　R0！，｛R2－R7，R12｝；将寄存器R2～R7、R12的值保存到R0指向的存储单元中（R0自动加1）

使用多寄存器寻址指令时，寄存器子集的顺序是由小到大的顺序排列，连续的寄存器可用“－”连接，否则用“，”分隔书写．

（7）堆栈寻址．

堆栈是一种按特定顺序进行存取的存储区，操作顺序分为“后进先出”或“先进后出”．堆栈寻址是隐含的，它使用一个专门的寄存器（堆栈指针）指向一块存储区域（堆栈），指针所指向的存储单元即是堆栈的栈顶．存储器堆栈可分为两种：

向上生长：向高地址方向生长，称为递增堆栈．

向下生长：向低地址方向生长，称为递减堆栈．

堆栈指针指向最后压入的堆栈的有效数据项，称为满堆栈；堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置，称为空堆栈．这样就有4种类型的堆栈表示递增和递减的满和空堆栈的各种组合．

满递增：堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址．指令如LDMFA、STMFA等．

空递增：堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空位置．指令如LDMEA、STMEA等．

满递减：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址．指令如LDMFD、STMFD等．

空递减：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针向堆栈下的第一个空位置．指令如LDMED、STMED等．

堆栈寻址指令举例如下：

STMFD　SP！，｛R1－R7，LR｝；将R1～R7、LR入栈．满递减堆栈．

LDMFD　SP！，｛R1－R7，LR｝；数据出栈，放入R1～R7、LR寄存器．满递减堆栈．

（8）块拷贝寻址．

多寄存器传送指令用于将一块数据从存储器的某一位置拷贝到另一位置．块拷贝寻址指令举例如下：

STMIA　R0！，｛R1－R7｝　　　　；将R1～R7的数据保存到存储器中．存储指针在保存；第一个值之后增加，增长方向为向上增长．

STMIB　R0！，｛R1－R7｝　　　　；将R1～R7的数据保存到存储器中．存储指针在保存；第一个值之前增加，增长方向为向上增长．

STMDA　R0！，｛R1－R7｝　　；将R1～R7的数据保存到存储器中．存储指针在保存；第一个值之后增加，增长方向为向下增长．

STMDB　R0！，｛R1－R7｝　　；将R1～R7的数据保存到存储器中．存储指针在保存；第一个值之前增加，增长方向为向下增长．

（9）相对寻址．

相对寻址是基址寻址的一种变通．由程序计数器PC提供基准地址，指令中的地址码字段作为偏移量，两者相加后得到的地址即为操作数的有效地址．相对寻址指令举例如下：

BL　SUBR1　　　　　；调用到SUBR1子程序

BEQ　LOOP　　　　　；条件跳转到LOOP标号处

…

LOOP　　MOV

　　…

SUBR1　…