ARM寻址方式_arm处理器的寻址方式有哪些?分别做简要介绍

目录

前言

一、寻址方式是什么？

二、九种寻址方式

1.立即寻址

2.寄存器寻址

3.寄存器位移寻址（ARM集特有）

4.寄存器间接寻址

5.基址寻址

6.相对寻址

7.多寄存器寻址

8.堆栈寻址

9.块拷贝寻址

多寄存器传送指令映射汇总

总结

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前言

ARM（Advanced RISC Machine）架构是一种精简指令集计算机（RISC）架构，它在移动设备、嵌入式系统和许多其他领域中具有重要的地位。ARM架构由于其低功耗、高性能和灵活性，在移动设备、嵌入式系统、物联网和云计算等领域具有重要的地位。

本文就介绍了ARM寻址方式的重要内容。

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一、寻址方式是什么？

寻址方式（Addressing modes）是指计算机处理器在执行指令时，如何确定数据的存储位置的方法。不同的寻址方式允许程序访问内存中的数据，并将其用于运算或其他操作。不同的处理器架构和指令集支持不同的寻址方式。选择合适的寻址方式可以使程序更加高效地访问和操作数据。

二、九种寻址方式

1.立即寻址

• 将操作数直接编码在指令中，而不是通过地址寻址
• 操作数被视为一个立即数，可以是一个常数、一个变量或一个表达式
• 优点：速度快、简单直接，可以减少内存访问的开销
• 缺点：操作数的大小受到指令长度的限制，只能处理较小的操作数

ADD R1，#10；操作数10被编码在指令中，ADD指令将10加到R1寄存器中

2.寄存器寻址

• 操作数存储在寄存器中，指令直接引用这些寄存器来执行操作
• 优点：速度快，因为操作数直接存储在寄存器中，不需要额外的内存访问。寄存器通常比内存访问更快。
• 缺点：寄存器的数量有限，寄存器寻址可能受到寄存器数量的限制

ADD R1, R2, R3；ADD指令将寄存器R2和R3的数相加，并将结果存储到寄存器R1中

3.寄存器位移寻址（ARM集特有）

• 使用一个寄存器中的地址作为基地址，再加上一个固定的偏移量来访问内存中的操作数
• 优点：可以通过寄存器来动态计算内存地址，从而实现更灵活的内存访问

 指令总结：

• LSL:逻辑左移
• LSR:逻辑右移
• ASR:算术右移
• ROR:循环右移
• RRX;扩展为1的循环右移

LOAD R1, (R2, #10)；LOAD指令从地址为R2加上偏移量10的内存位置中读取操作数，并将其加载到寄存器R1中

4.寄存器间接寻址

• 使用寄存器中的值作为地址来访问内存中的数据。
• 优点：灵活性和可移植性
• 缺点：性能开销和可读性

LOAD R2, (R1)；LOAD指令从地址R1中存储的地址中读取数据，并将其加载到寄存器R2中。

5.基址寻址

• 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
• 优点：灵活性、保护性和可移植性
• 缺点：引入额外指令和增加程序的复杂性

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的值寄存到保存到R0指定的存储单元

6.相对寻址

• 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。
• 优点：灵活且安全的方式来描述地址位置关系
• 缺点：计算复杂度、可读性和精度问题

7.多寄存器寻址

• 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
• 优点：灵活性、高效性和可读性
• 缺点：引入额外的复杂性

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4)

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

8.堆栈寻址

• 使用一个专门的寄存器指向一块存储区域，指针所指向的存储单元即是堆栈的栈顶
• 操作顺序为“后进先出”
• 满堆栈和空堆栈

 堆栈方式

• 满递增：指令如LDMFA、STMFA等
• 空递增：指令如LDMEA、STMEA等
• 满递减：指令如LDMFD、STMFD等
• 空递减：指令如LDMED、STMED等

记忆理解方式：

• STM：CPU→存储器，存数据
  • 若是满栈（F），则先移地址，后存数据；若是空栈（E），则先存数据，后移地址
  • 若是递增（A），则地址递增的存数据；若是递减（D），则地址递减的存数据；同时，“小”放“小”，“大”放“大”
• LDM：存储器→ CPU，取数据
  • 若是满栈（F），则先取数据，后移地址；若是空栈（E），则先移地址，后取数据
  • 若是递增（A），则地址递减的存数据；若是递减（D），则地址递增的存数据（和存数据时的方向相反）；“小”放“小”，“大”放“大”

举例： 0X40000000开始存放连续的字数据（4个字节）SP=0X40000010,{R0-R3}={0XAA,0XBB,0XCC,0XDD}

• STMFA R13!, {R0-R3}
• 分析过程：STM为CPU→存储器，存数据；"F"为满，则先动地址，后存数据，顺序为递增
• 结论：
  • 0X40000014 0XAA
  • 0X40000018 0XBB
  • 0X4000001C 0XCC
  • 0X40000020 0XDD
• LDMFA R13!, {R0-R3}
• 分析过程：LDM为存储器→ CPU，取数据；"F"为满，则先取数据，后动地址，顺序为递减（和存数据相反）
• 结论
  • R0={0X22}
  • R1={0X33}
  • R2={0X44}
  • R3={0X55}

9.块拷贝寻址

• 使用两个指针，分别指向源数据块和目标数据块，然后通过移动这两个指针来逐个复制数据块中的元素
• 通常用于实现内存拷贝、数组复制等操作
• 优点：灵活且高效的方式来处理数据块拷贝操作
• 缺点：复杂性、易错性以及可读性

 记忆理解方式：

• 地址增加在先（IB）：STMIB，LDMIB
• 地址增加在后（IA）：STMIA，LDMIA
• 地址减少在先（DB）：STMDB，LDMDB
• 地址减少在后（DA）：STMDA，LDMDA

举例：0 X40000000开始存放连续的字数据（4个字节），SP=0X40000010，R1=0X40000010,{R5-R7}={0XAA,0XBB,0XCC}

• STMIB R1!, {R5-r7}
• 分析过程：地址增加在先
• 结论：
  • 0X40000014 0XAA
  • 0X40000018 0XBB
  • 0X4000001C 0XCC
• LDMDA R1!, {R5-r7}
• 分析过程：地址减少在先
• 结论
  • R5={0X33}
  • R6={0X44}
  • R7={0X55}

多寄存器传送指令映射汇总

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文主要介绍了ARM的九种寻址方式以及分析方法，希望对大家学习ARM有所帮助。祝您在学习的道路上前行顺利，收获满满的成就！