ARM处理器是一个32位精简指令集处理器架构,广泛地使用在许多嵌入式系统设计中。它包含以下三个指令类型:ARM指令、Thumb指令和Thumb2指令,除了Thumb指令是16位,其他两种都是32位。
1ARM处理器的优点
ARM处理器的优势不在于性能,而在于执行效率上。ARM处理器采用RISC流水线指令集,在完成综合性工作方面处于劣势,而在一些任务相对固定的应用场合,优势才能得以发挥。
除了执行效率高以外,ARM还拥有指令长度固定、低成本、低消耗、体积小的优点。
ARM结构的电脑是通过专用的数据接口使CPU与数据存储设备进行连接,所以ARM处理器的存储、内存等性能扩展难以进行(一般在产品设计时已经定好其内存及数据存储的容量),因此采用ARM结构的系统,一般不考虑扩展,基本奉行“够用就好”的原则。
2原生程序与arm汇编的关系
Android嵌入式智能操作系统基于Linux内核,嵌入式系统Linux是基于ARM平台。
Android的原生程序即可执行程序,前面的章节我们学习过如何编写可执行程序,编写过程中,在两个.mk文件里进行相关配置,使得所写的程序能够在Android平台下运行起来,所依赖的也是ARM平台。
由此可见,原生程序运行基于Linux内核,并且处理器基于ARM。
3ARM汇编的规范
在ARM汇编中,所有标号都必须在一行顶格书写,且后面不需要添加高级语言所用的冒号,而所有的指令都不能顶格书写。ARM汇编器对标识符的大小写敏感,书写标号和指令时,字母大小写必须一致。在ARM汇编程序中,一条ARM指令、伪指令或寄存器名,可以全部为大写字母,也可以全部为小写字母,但不能大小写混合编写使用。注释使用“;”(分号),注释内容由“;”(分号)开始到此行结束,注释可以在一行的顶格书写。
标准的ARM指令格式为:[标号] [;注释]
源程序中允许有空行,适当的插入空行可以提高源代码的可读性。如果单行太长,可以使用字符“\”将其分行,“\”后不能有任何字符,包括空格和制表符等等。对于变量的设置,常量的定义,其标识符必须在一行的顶格书写。
汇编指令正确的例子和错误的例子如下:
正确的例子:
错误的例子:
4符号
ARM 汇编中,符号可以代表地址、变量、数字常量,当符号代表地址时又称为标号,符号就是变量的变量名、数字常量的名称、标号,符号的命名规则如下:
1.符号由大小写字母、数字以及下划线组成;
2.除局部标号以数字开头外,其它的符号不能以数字开头;
3.符号区分大小写,且所有字符都是有意义的;
4.符号在其作用域范围内是唯一的;
5.符号不能与系统内部或系统预定义的符号同名;
6.符号不与指令助记符、伪指令同名。
5常量
常量有数字常量、字符常量、布尔常量三种。
1.数字常量有三种表示方式:
十进制数,如:12,5,876,0;
十六进制数,如:0x4387,0xFF0, 0x1;
n 进制数,用n-XXX 表示,其中n 为2~9,XXX 为具体的数。如2-010111,8-4363156等。
2.字符常量
字符常量由一对单引号及中间字符串表示,标准C 语言中的转义符也可使用。如果需要包含双引号或$,必须使用""""和$$代替。
例如:Hello SETS "Hello World!"
Errorl SETS "The parameter ""VFH""error$$2"
3.布尔常量
布尔常量的逻辑真为{TRUE},逻辑假为{FALSE}。
例如:testno SETS {FALSE}
6指令的基本格式及说明
ARM是指令的基本格式为:
{} {s} , {,}
其中<>号内的项是必须的,{}号内的项是可选的。
各项说明如下:
opcode: 指令助记符
cond: 执行条件
s: 是否影响CPSR寄存器的值
Rd: 目标寄存器
Rn: 第一个操作数的寄存器
operand2: 第二个操作数
条件码“cond”的使用可以实现高效的逻辑操作(节省跳转和条件语句),提高代码效率。所有的ARM指令都可以条件执行,而THUMB指令只有B(跳转)指令具有条件执行功能。如果指令不标明条件代码,将默认为无条件(AL)执行。
7ARM指令条件域
ARM指令一般分为5个域:
第一个域是跟条件执行相关的cond,即条件码域;
第二个域是指令代码域,即opceode;
第三个域是地址基址Rn,即第一个操作数,为寄存器
第四个域是目标或源寄存器Rd;
第五个域是地址偏移或操作寄存器,操作数区,即Op2;
上述指令的5个域为:0000 0010 1001 0001 0000 0000 0000 1000
条件的指令执行中,cond有4位,共16种组合,跟CPSR配合决定指令是否执行,如下表所示。
例如:指令ADDEQ R4,R3,#1,带EQ标志位,只有CPSR当中的Z位置才执行该指令。
其中,条件后缀和S后缀的关系如下:
1.如果既有条件后缀又有S后缀,则书写时S排在后面,如ADDEQS R1,R0,R2该指令在Z=1时执行,将R0+R2的值放入R1,同时刷新条件标志位。
2.条件后缀是要测试条件标志位,而S后缀是要刷新条件标志位。
3.条件后缀要测试的是执行前的标志位,而S后缀是依据指令的结果改变条件标志。
8小结
通过本次的分享,了解了ARM处理器拥有执行效率高,低消耗、可嵌入式开发等优点,同时还知道了ARM处理器在任务相对固定时,才能发挥出最大优势。还分享了Android与ARM的关系:Android是基于Linux内核,采用的是ARM处理器。
以及我们了解了在ARM汇编的规范、指令条件域以及ARM指令的格式: {} {s} , {,},其中<>号内的项是必须的,{}号内的项是可选的。