ARM汇编指令中灵活的第二操作数

许多A32和T32的一般数据处理具有灵活的第二操作数(Operand2)。比如下面MOV这条指令:
MOV{S}{cond} Rd, Operand2

那么Operand2可以是什么。Operand2可以有下面两种形式:

  • 常量(取值范围是受限的)
  • 寄存器(可以对其进行移位)

Operand2是一个常量

Operand2作为常量的语法格式

语法格式:
#constant
constant可以是一个表达式,其计算结果应为一个数值。

  • 在A32指令中,constant可以通过对一个8位值的数旋转右移偶数个位(32位范围内的)来产生。

例子:
mov r1,#0x00110000

如果是下面这样,armasm编译器会报错,不能用0-255和一个旋转来表示
mov r1,#0x00110011

  • 对T32指令则有所不同,有下面四种方式可用的constant:

    • 形如0x00XY00XY的常量
    • 形如0xXY00XY00的常量
    • 形如0xXYXYXYXY的常量
    • 对一个8位值左移任意个位数(32位范围内的)

备注:其中X和Y代表的是16进制的数字。当然有少数的指令能拥有的值的范围比这更广。

当Operand2和MOVS, MVNS, ANDS, ORRS, ORNS, EORS, BICS, TEQ/TST这些指令一起使用时,如果常量的值大于255并且可以通过移位一个8位值来产生的话,进位标志会被更新为常量的bit[31]。当然如果常量是其他值的话,则不会对进位标志造成影响。

  • 指令替代
    如果Operand2并不是上面讨论的有效值,但是它的逻辑反或者逻辑负是上面讨论的有效值的话,则汇编器会根据该指令产生一条等效的指令,对该变量取反或者取负。

比如对下面这条指令
CMP Rd, #0xFFFFFFFE

汇编器可能会产生一条等效的指令如下:
CMN Rd, #0x2
你可以通过把反汇编代码和源码进行比较来确认这一点。

Operand2是一个带可选移位的寄存器

语法格式:
Rm {, shift}
Rm保存着第二个操作数的数据。
shift是可选的,基于常量或者寄存器控制的移位位数,其格式如下:

  • ASR #n; 1 ≤ n ≤ 32
  • LSL #n; 1 ≤ n ≤ 31
  • LSR #n; 1 ≤ n ≤ 32
  • ROR #n; 1 ≤ n ≤ 31
  • -;等价于LSL #0表示不移位
  • RRX
  • type Rs; type是ASR, LSL, LSR, ROR中的一个。Rs只用到Rs最低的那个字节来提供移位位数。

备注:type Rs格式只支持A32的指令集。同时移位完的结果并不会写回Rm。对某些指令对寄存器进行移位操作可能会更新进位标志(carry flag)。

移位操作

上面介绍了Operand2的移位操作,Operand2是嵌于指令进行使用的。当然移位操作也有单独的指令进行直接移位操作比如ASR, LSR, LSL, ROR, RRX等这些单独指令。这两种移位操作的效果是一样的,下面分别对这5种移位操作进行介绍。

ASR

ASR(Arithmetic shift right),算术右移或者可以说是带符号位的右移(符号位是bit[31])。ASR #n操作可以对寄存器的内容进行算术右移n位,左边被移走的n位用寄存器的符号位bit[31]进行填充,如图13-1。

不管是单独的ASRS指令或者和Operand2(ASR #n)进行配合使用的MOVS, MVNS, ANDS,ORRS, ORNS, EORS, BICS, TEQ , TST这些指令,进位标志会根据寄存器Rm最后一位被移除掉的位的值bit[n-1]进行更新。比如下面ASR #3的移位示意图,bit[2]被更新到进位标志中。


image.png

备注:当32 <= n,如果需要更新进位标志那么进位标志=bit[31],并且结果中的所有位都被设置为bit[31]

例子:
MOV R1,#0X80000001
ASR R0,R1,#3; R0 = (signed)R1>> 3

LSR

LSR(Logical shift right),逻辑右移或者说是无符号的右移。LSR #n操作可以对寄存器的内容进行逻辑右移n位,左边被移走的n位全部被清零,如图13-2。

不管是单独的LSRS指令或者和Operand2(LSR #n)进行配合使用的MOVS, MVNS, ANDS,ORRS, ORNS, EORS, BICS, TEQ , TST这些指令,进位标志会根据寄存器Rm最后一位被移除掉的位的值bit[n-1]进行更新。比如下面LSR #3的移位示意图,bit[2]被更新到进位标志中。


image.png

备注:当33 <= n,如果需要更新进位标志那么进位标志位为0。当32 <= n结果中的所有位都被设置为0。

例子:
MOV R1,#0X80000001
LSR R0,R1,#3; R0 = (unsigned)R1>> 3

LSL

LSL(Logical shift left),逻辑左移。LSL #n操作可以对寄存器的内容进行逻辑左移n位,右边被移走的n位全部被清零,如图13-3。

不管是单独的LSLS指令或者和Operand2(LSL #n)进行配合使用的MOVS, MVNS,ANDS, ORRS, ORNS, EORS, BICS, TEQ, TST这些指令,进位标志会根据寄存器Rm最后一位被移除掉的位的值bit[32-n]进行更新。比如下面LSL #3的移位示意图,bit[29]被更新到进位标志中。

image.png

备注:当33 <= n,如果需要更新进位标志那么进位标志位为0。当32 <= n结果中的所有位都被设置为0。

例子:
MOV R1,#0X000000ff
LSLS R0,R1,#3

ROR

ROR(Rotate right),循环右移。ROR #n操作可以把寄存器内容的最右边移出的n位被放到最左边空出来的n位,如图13-4。

不管是单独的RORS指令或者和Operand2(ROR #n)进行配合使用的MOVS,MVNS,ANDS,ORRS, ORNS, EORS, BICS, TEQ, TST这些指令,进位标志会根据寄存器Rm最后一位被移除掉的位的值bit[n-1]进行更新。比如下面ROR #3的移位示意图,bit[2]被更新到进位标志中。

image.png

备注:n=32时,结果和最初的Rm值是一样的,如果进位标志有需要更新那么进位标志=bit[31]。如果32 < n,那么n和n-32其操作的结果是一样的。

例子:
MOV R1,#0X000000ff
ROR R0,R1,#3;

RRX

RRX(Rotate right with extend),带扩展的循环右移。RRX参与循环右移的总共有33位,即32位的Rm+进位标志位。但是RRX只按顺序循环右移一位,也就是bit[0]移动到进位标志位,进位标志位循环移动到bit[31],其他位按顺序右移一位,如图13-5所示。

不管是单独的RRXS指令或者和Operand2(RRX)进行配合使用的MOVS, MVNS, ANDS,ORRS, ORNS, EORS, BICS, TEQ, TST这些指令,进位标志会根据寄存器Rm bit[0]进行更新。

image.png

例子:
MOV R1,#0X000000ff
RRXS R0,R1


参考资料
【1】DUI0801I_armasm_user_guide
【2】ARM Development Tools

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