3.1 ARM指令集简介

3.1.0 ARM指令集概述（*）

• ARM指令集主要特点（在第二章介绍指令系统版本时提过ARM处理器指令集的特点。这里可以补充那里的）
• 指令是条件执行的
• ARM微处理器的指令集是加载/存储型的
• 在多寄存器操作指令中一次最多可以完成16个寄存器的数据传送

3.1.1 ARM指令格式（**）

3.1.1.1 ARM指令一般格式（**）

• 用助记符表示的ARM指令一般格式

• 如下：
其中< >的内容必不可少，{ }中的内容可省略。故除了<opcode>其余域都可以选择使用。
下面对每一个部分进行解释：
• <opcode>表示操作码，如ADD表示算术加法。
• {<cond>}表示指令执行的条件域，如EQ、NE等。
• {S}决定指令的执行结果是否影响CPSR的值，使用该后缀则指令执行的结将果影响CPSR的值，否则不影响。
• <Rd>表示目标或源寄存器。
• <Rn>表示第一个操作数，为寄存器。
• <op2>表示第二个操作数，可以是立即数、寄存器和寄存器移位操作数。

3.1.1.2 ARM指令格式示例

• 指令ADDEQS R0,R1,#8
• 操作码为ADD
• 条件域cond为EQ
• S表示该指令的执行影响CPSR寄存器的值
• 目的寄存器Rd为R0
• 第一个操作数寄存器Rn为R1
• 第二个操作数OP2为立即数＃8
• 执行结果：R0 = R1+ 8

• 指令LDR R3，[R6]：将R6寄存器内容所指向的存储单元内容读出，保存在R3中，执行条件AL（AL表示所有条件都执行，为条件域的缺省值）

• 指令BEQ NEXT：分支指令B，加上后缀EQ，变为BEQ，表示“满足条件相等则跳转”

• 使用场景如下图：

• 指令ADD R0，R1，#2：加法指令ADD，R0=R1+2，不带S，计算结果不影响CPSR寄存器。

• 指令SUBNES R0，R1，#0X03：条件执行减法运算（NE），R0=R1-0X03，影响CPSR寄存器

3.1.1.3 指令的机器码

• ARM指令机器码组成：ARM指令代码一般可以分为5个域
• 第1个域是4位[31:28]的条件码域，4位条件码共有16种组合
• 第2个域是指令代码域[27:20],除了指令编码外，还包含几个很重要的指令特征和可选后缀的编码（感叹号也在这里？）
• 第3个域是第1个操作数寄存器Rn，是4位[19:16],为R0～R15共16个寄存器编码
• 第4个域是目标或源寄存器Rd，是4位[15:12],为R0～R15共16个寄存器编码
• 第5个域是第二个操作数[11:0]

• 如下图：



下面给出一个示例：指令ADDEQS R0, R1, #8
其机器码（二进制码）为：

3.1.1.4 指令的可选后缀（**）

• S后缀：指令中使用S后缀时，指令执行后程序状态寄存器的条件标志位将被刷新，不使用S后缀时，指令执行后程序状态寄存器CPSR的条件标志将不会发生变化。

• 需要额外注意的一点是，当指令中加上了S后缀并且目的寄存器为PC时会将SPSR的值恢复到CPSR中

• ！后缀：如果指令地址表达式中不含！后缀，则基址寄存器中的地址值不会发生变化（注意是基址寄存器不会变化）。指令中的地址表达式中含有!后缀时，指令执行后，基址寄存器中的地址值将发生变化，变化的结果为：基址寄存器中的值（指令执行后）＝指令执行前的值＋地址偏移量（地址偏移量可正可负）
• 使用!后缀的注意事项
• ！后缀必须紧跟在地址表达式（可以是一个寄存器，也可以是一个[]）后面，而地址表达式要有明确的地址偏移量（显式变址或者隐性偏移）
• ！后缀不能用于R15(PC)的后面
• 当用在单个地址寄存器后面时，必须确信这个寄存器有隐性的偏移量，例如“STMIA R7!, {R0 – R3}”此时地址基址寄存器R7的隐性偏移量是16字节（四个寄存器16字节）。如果R7的初始值为 0X40000000，则该语句结束后为0X40000010

• B后缀：B后缀表示指令所涉及的数据是一个字节，不是一个字或半字

• 如：
• LDR R4，[R0]：R4=[R0]，指令传送一个字
• LDRB R4，[R0]：R4=[R0]，指令传送一个字节（R4寄存器高位清0。如果是STR就不影响存储器高位）
• LDREQB R4，[R0]：如果相等则执行，R4=[R0]，指令传送一个字节（R4寄存器高位清0）

3.1.2 ARM指令的条件码（***）

3.1.2.0 ARM指令条件码概述

3.1.2.1 ARM 指令的条件码与助记符（***）

• 条件后缀和S后缀的关系
• 如果既有条件后缀又有S后缀，则书写时S排在后面（就是S写在最后）。
• 这里举一个例子：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。
• 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
• 条件后缀要测试的是执行前的标志位（条件执行当前指令），而S后缀是依据指令的结果改变条件标志。

3.1.3 ARM指令分类

3.1.3.1 分支指令

3.1.3.2 数据处理指令

3.1.3.3 存储访问指令

3.1.3.4 ARM协处理器指令

• 数据处理指令：启动一个协处理器专用的内部操作。

• 数据转移指令：使数据在协处理器和存储器之间进行转移。

• 寄存器转移指令：协处理器值转移到ARM寄存器或ARM寄存器的值转移到协处理器。

3.1.3.5 杂项指令

• 状态寄存器转移指令将CPSR或SPSR的内容转移到一个通用寄存器，或者反过来将通用寄存器的内容写入CPSR或SPSR寄存器

• ARM有两条异常中断产生指令，分别为 软中断指令SWI 和 断点中断指令BKPT

3.2 ARM指令的寻址方式（***）

3.2.1 立即数寻址

3.2.1.0 立即数寻址简介

3.2.1.1 立即数格式（*）

• 对于以十六进制表示的立即数，还要求在“＃”后加上“0x”或“&”；

• 对于以二进制表示的立即数，要求在“#”后加上“0b”；

• 对于以十进制表示的立即数，要求在“#”后加上“0d”或缺省。

3.2.1.2 立即数的构造（***）

• 立即数的合法性：只有能够通过此构造方法（特别注意一定要移动偶数位）得到的才是合法的立即数。
• 合法立即数：0xFF；0x104(8位图为0x41)；0xFF0；0xFF00
• 非法立即数：0x101；0x102；0xFF1

• 立即数的规范化（或者说汇编编译器如何生成立即数）
• 当立即数数值在0到0xFF范围时，令immed_8=<immediate>，rot=0。
• 其它情况下，汇编编译器选择使rot数值最小的编码方式（也就是立即数左移最少的位数，或者说立即数右移最多的位数。同样需要注意，一定要移动偶数位）

• 举一个例子：0x3F0——其规范化立即数为0x3F（右移最多的偶数位数4）

3.2.2 寄存器寻址

3.2.2.1 寄存器寻址简介

3.2.3 寄存器移位寻址（***）

3.2.3.1 寄存器移位寻址

• 寄存器移位寻址形式：当第二操作数为寄存器型时（也就是指令中的最后一个操作数），在执行寄存器寻址操作时，也可以对第二操作数寄存器进行移位。

• ADD Rd, Rn, Rm，{<shift>}
其中：
• Rm：称为第二操作数寄存器
• <shift> ：用来指定移位类型和移位位数，有两种形式：
• 5位立即数 （其值小于32）
• 寄存器(用Rs表示) （其值小于32）
• 可见移位的范围为0-31（下面还会介绍）

• 寄存器移位寻址执行过程：在指令执行时，将寄存器移位后的内容，作为第二操作数参与运算

• 例如指令：
需要注意的是，这里移位指令与移动位数之间没有逗号

3.2.3.2 第二操作数移位方式（***）

• LSL：逻辑左移，空出的最低有效位用0填充

• 如下图：



指令示例：

• LSR：逻辑右移，空出的最高有效位用0填充

• 如下图：



指令示例：

• ASL：算术左移，由于左移空出的有效位用0填充，因此它与LSL同义

• 指令示例：

• ASR：算术右移，算术移位的对象是带符号数，移位过程中必须保持操作数的符号不变。如果源操作数是正数，空出的最高有效位用0填充，如果是负数用1填充

• 如下图：



指令示例：

• ROR：循环右移，移出的最低有效位依次填入空出的最高有效位

• 如下图：



指令示例：

• RRX：带进位位的循环右移。将寄存器的内容循环右移1位，空位用原来C标志位填充。

• 如下图：



指令示例：

3.2.3.3 第二操作数的移位位数

• 移位位数形式及范围：移位位数可以用立即数方式（所以要满足八位位图。但是他只能是5位，就一定是满足八位位图的了）或者寄存器方式给出，其值均小于32，应为0---31

• 下面给出几个移位指令的示例：
指令执行效果：寄存器R1的内容分别逻辑右移2位、R4位,再与寄存器R2的内容相加，结果放入R3中。

3.2.4 寄存器间接寻址

• 寄存器间接寻址：寄存器间接寻址就是以寄存器中的值作为操作数的地址，而操作数本身存放在存储器中

• 示例代码如下：
该指令的执行过程为：

3.2.5 基址变址寻址（***）

3.2.5.1 变址寻址

• 变址寻址简介：也叫基址变址寻址，将基址寄存器的内容与指令中给出的地址偏移量相加，得到操作数所在的存储器的有效地址。

• 基址变址寻址使用场景：常用于访问某基地址附近的地址单元。（4K范围的偏移）

• 使用基址变址寻址时，指令的第二操作数部分有所变化（这里是立即数偏移的指令格式）：



可以发现最低12位都作为了地址偏移量，而不是4位移位因子，8位位图。所以在进行基址变址寻址时的立即数就不需要考虑是否合法了，只要是12位能表示的数即可（不使用八位位图也是合理的，因为寻址总不能是不连续的吧）。而12位对应的地址空间为2^12，即为4K（所以是一个12位无符号数。但实际上的寻址空间为8K，因为在基址变址寻址的时候可以选择加上或者减去这个偏移量，这是由操作码中的U）

3.2.5.2 偏移地址方式（***）

• 前变址（不修改基址寄存器）：先基址+偏址，生成操作数地址，再做指令指定的操作。也叫前索引偏移

• 指令示例：
该指令执行流程如下图：

• 自动变址：先基址+偏移，生成操作数地址，做指令指定的操作。然后自动修改基址寄存器

• 指令示例：
！后缀表示自动更新基址寄存器，其中[R1，＃4]是一个地址表达式

• 后变址寻址：基址寄存器不加偏移作为操作数地址，然后修改基地址（基址+偏移），也叫后索引偏移。

• 指令示例：
需要特别注意的是，这里并没有使用！后缀（其实也没地方用。。），但是基址寄存器的值还是被修改了
该指令执行流程如下：

3.2.5.3 偏移地址形式（**）

• 立即数偏移（常用）

• 指令示例：

• 寄存器偏移

• 指令示例：

• 寄存器移位偏移

• 指令示例：

3.2.6 多寄存器寻址（***）

3.2.6.1 多寄存器寻址简介

• 指令示例

• LDMIA R0！，{R1-R4} ;R1←[R0]、R2←[R0＋4]、R3←[R0＋8]、R4←[R0＋12]
需要注意的是，这里的R0带了后缀！，所以会自动修改R0中的基址值
该指令的执行流程如下图：

3.2.6.2 多寄存器寻址操作（***）

• LDMIA/STMIA Increment After(先传送，后地址加4)

• LDMIB/STMIB Increment Before(先地址加4 ,后传送)

• LDMDA/STMDA Decrement After(先传送，后地址减4)

• LDMDB/STMDB Decrement Before (先地址减4,后传送)

3.2.6.3 多寄存器寻址注意事项（***）

3.2.7 堆栈寻址

3.2.7.1 堆栈寻址简介

3.2.7.2 栈的工作方式（**）

• 栈的增长方式
• 向上生长：向高地址方向生长，称为递增堆栈（入栈地址增加）
• 向下生长：向低地址方向生长，称为递减堆栈（入栈地址减小）

• 栈的分类——按数据位置
• 满堆栈：堆栈指针指向最后压入堆栈的有效数据项，称为满堆栈
• 空堆栈：堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置，称为空堆栈

• 堆栈工作方式：根据上面的增长方式和分类排列组合
• 满递增堆栈FA(Full Ascending)：堆栈指针指向最后压入的数据，且由低地址向高地址生长。
• 满递减堆栈FD(Full Descending)：堆栈指针指向最后压入的数据，且由高地址向低地址生长。
• 空递增堆栈EA(Empty Ascending)：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置，且由低地址向高地址生长。
• 空递减堆栈ED(Empty Descending)：堆栈指针指向下一个将要放入数据的空位置，且由高地址向低地址生长。

• 以上的四个工作方式的缩写都可以作为多寄存器传送指令的后缀

3.2.7.3 堆栈寻址注意事项（***）

3.2.8 相对寻址

3.3 ARM指令集（***）

3.3.1 分支指令（***）

3.3.1.0 分支指令概述

• 程序跳转的两种方式（不算异常的硬件跳转）
• 使用分支转移指令直接跳转
• 直接向PC寄存器赋值来实现跳转

• ARM的分支指令分类：ARM的分支转移指令，也被称为程序转移指令，可以从当前指令向前或向后的32MB的地址空间跳转。

• 分支指令的分类如下图：



需要注意的是这里的BX指令，放入PC的值只有高30位，最低两位由于指令对齐要求在放入PC时被清零；同时会将跳转地址的最低位写入T以实现修改处理器状态

3.3.1.1 跳转指令B及带连接的跳转指令BL（***）

• B 指令与 BL 指令的编码格式（与上面的通用的编码有点不同）

• 如下图：



从编码中看到L控制了PC与LR寄存器之间的开关。当L=0 时，该开关断开，指令为B指令；当L=1时，该开关接通，指令为BL指令。（所以B指令和BL指令只有一位的区别）
其中Signedimmed24表示24位有符号的立即数（偏移量）（这里也不用考虑八位位图。并且与变址寻址中的不同，变址寻址中的是12位无符号数）

• B 指令与 BL 指令的助记符格式（就是指令格式）

• 如下：
• cond表示指令执行条件
• target表示跳转地址，可以是一个标号，也可以是一个绝对地址，如：
• B 0x1234 ;（注： B #0x1234是错误的 ）
编译器会把该绝对地址转换为相对地址放入指令

• B 指令与 BL 指令功能：跳转到指定地址执行，地址范围限制在当前PC寄存器所指向的指令地址的±32MB范围（是一个PC相对寻址）

• ±32MB是因为B/BL指令的机器码中偏移地址为24位有符号数，而ARM指令集要求低两位为0，所以24位有符号数能表示±2^25MB的指令存储器空间，即为±32MB（下面会详细介绍signedimmed24的计算）

• 关于signedimmed24地址偏移量：signedimmed24 间接提供目标地址（就是间接提供相对地址），真正的目标地址是由处理器根据这个有符号数和当前的PC值计算出来的

• signedimmed24处理步骤如下：
• 先将 signedimmed24 左移两位，得到一个26位偏移量（左移两位是因为ARM指令集要求4字节对齐）
• 将26位偏移量扩展为32位有符号数（高位补符号位）
• 将这32位有符号数与 PC 的当前值相加，得到实际的跳转地址。
因此B 和 BL 指令转移的偏移量为 26 位，即转移的跨度为前后 32MB 地址空间。

• B&BL指令使用示例

• 指令示例如下：

• B和BL的区别：BL在跳转之前会把BL指令的下一条指令地址（断点地址）保存到连接寄存器 LR（R14），因此程序在必要的时候可以通过将 LR 的内容加载到 PC 中，使程序返回到跳转点。因此BL 指令经常被用来调用一个子程序。

• BL指令执行流程如下图：

3.3.1.2 带状态切换的跳转指令BX（***）

• BX 指令的格式为： BX{<cond>} Rm

• 其中：
• cond表示指令执行条件
• Rm寄存器，值是绝对地址值，不是偏移量，在指令执行后，Rm中的地址值与#0XFFFF FFFE 进行 “与” 运算，再被复制到程序计数器PC。
• Rm[0]为1时，强制程序从ARM指令状态跳转到Thumb指令状态。
• Rm[0]为0时，强制程序从Thumb 指令状态跳转到ARM指令状态。
上面两条在说的事情就是，将BX跳转指令的最低位写入CPSR的T位（T<-Rm[0]）

• BX 指令功能：跳转到指令中所指定的目标地址，并实现状态切换。（T<-Rm[0]）

• BX指令编码格式

• 如下图：



其中，Rm为目标地址寄存器（这里只能提供寄存器，不能提供标号或者绝对地址）

• BX指令示例：见一些重点中的程序部分

3.3.1.3 带连接和状态切换的跳转指令 BLX（**）

• BLX指令格式：BLX指令的格式有以下两种
• BLX <target>
• 功能：把程序跳转到指令中所指定的目标地址继续执行，并同时将处理器的工作状态从ARM状态切换到Thumb状态，并将下一条的地址保存到寄存器 LR 中。
• BLX{<cond>} Rm
• 功能：以 Rm 方式提供目标地址的 BLX 指令，除了跳转和下一条的地址保存到LR之外，也可进行状态切换，但其切换的依据是Rm最低位的值。如果值为0 ，则目标地址处应为 ARM指令，如果值为1 ，则目标地址处应为 Thumb 指令

• BLX指令示例：见一些重点的程序部分

• BLX指令注意事项：某些型号的CPU不支持BLX指令，比如S3C2440

3.3.1.4 PC赋值跳转（*）

3.3.2 数据处理指令（***）

3.3.2.1 数据处理指令概述（*）

• ARM数据处理指令的功能：主要完成寄存器中数据的算术和逻辑运算操作（还有乘法操作、比较操作、测试操作）

• ARM数据处理指令的特点
• 操作数来源：所有的操作数要么来自寄存器，要么来自立即数，不会来自存储器（因为存储器读写需要单独的指令）
• 操作结果：如果有结果，则结果一定是为32位宽、或64位宽（长乘法指令），并且放在一个或两个寄存器中，不会写入存储器（因为存储器读写需要单独的指令）
• 有第二个操作数（除了乘法指令） Operand2 ：切记其三种形式：立即数、寄存器、寄存器移位（如果带上了S后缀就会影响C）。
• 在下面就不考虑移位影响C，而只考虑指令本身对CPSR的影响
• 乘法指令的操作数：全部是寄存器（所以乘法指令的第二个操作数就没有上面的三种形式了）

• ARM数据处理指令分类：22条可分为5类
• 算术运算指令：ADD ADC SUB SBC RSB RSC MUL MLA UMULL UMLAL SMULL SMLAL
• 逻辑运算指令：AND ORR EOR BIC
• 数据传送指令：MOV MVN
• 比较指令：CMP CMN
• 测试指令：TST TEQ

• 上述指令只能对寄存器操作，不能针对存储器（存储器读写需要单独的指令）。下面会逐个介绍

• 数据处理指令对程序状态寄存器CPSR的影响
• 指令中可以选择s后缀，以影响状态标志。但是比较指令（CMP和CMN）和测试指令(TST和TEQ)不需要后缀S，它们总会直接影响CPSR中的状态标志。
• 关于恢复CPSR原值问题：
• 在异常模式下（异常模式才有SPSR寄存器），如果指令带有S后缀（除了比较指令以外），同时又以PC为目标寄存器进行操作，则操作的同时从SPSR恢复CPSR（运算结果就不会影响CPSR了）。
• 如：
在user或者system模式下这样操作会产生不可预料的结果，因为在这两种模式下没有SPSR
• 在出栈操作中加入"^"，则在装入PC时会从SPSR恢复CPSR

• 数据处理指令编码格式（这里是一个通式，对特定的指令如乘法指令会有变化）

• 如下图：



其中：
• opcode为数据处理指令操作码
• I用于区别立即数(I为1)或寄存器移位(I为0)（这里的立即数受到8位位图限制）
• S用于设置条件码（结果是否影响CPSR）
• Rn为第一操作数寄存器
• Rd为目标寄存器
• operand2为第二个操作数（三种形式：立即数、寄存器、寄存器移位）
• 若指令不需要全部的可用操作数时(如MOV指令的Rn)，不用的寄存器域应设置为0(由编译器自动完成)。
• 对于比较指令与测试指令,b20位固定为1（默认修改CPSR）

3.3.2.2 算术运算指令（***）

• 加减运算指令
• ADD——加法运算指令
• 指令格式：ADD{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• ADD指令把第1源操作数寄存器Rn和第2源操作数operand2相加后，将结果存放到目的寄存器 Rd。
ADC通常用来实现字长大于32位的加法运算。
• 指令流程
• 如下图：
• 受影响的标志位（需要注意的是这里只有加上了S后缀才会影响）
• 如下图：



再提醒一次，CV是有可能同时置位的，只不过置位逻辑不一样。C是将操作数当成无符号数；而V是将操作数当成有符号数
• 指令示例
• ADD R0，R1，R2 ;R0←（R1）+（R2） ADD R0，R1，#255 ;R0 ←（R1）+ 255，不能是0x256，这样就不满足8位位图了 ADD R0，R2，R3，LSL#1 ;R0 ←（R2） +（R3<<1）
• ADC——带进位加法指令
• 指令格式：ADC{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• ADC指令将operand2的数据与Rn的值相加，再加上CPSR中的C条件标志位（所以常用于无符号数），结果保存到Rd寄存器
• 指令流程
• 如下图：
• 受影响的标志位：只修改 N、Z、C、V这4个标志位
• 指令示例：见一些重点的程序部分
• SUB——减法运算指令
• 指令格式：SUB{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• SUB指令用寄存器Rn减去operand2，结果保存到Rd中。
• 指令流程
• 如下图：
• 受影响的标志位
• 如下图：



需要注意的就是上面圈出来的，如果有借位C是置0而不是置1
• 指令示例
• SUB R0，R1，R2 ;R0←（R1）-（R2） SUB R0，R1，#256 ;R0←（R1）- 256 SUB R0，R2，R3，LSL#1 ;R0←（R2）-（R3<<1）
• SBC——带进位减法指令
• 指令格式：SBC{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• SBC指令用寄存器Rn减去operand2，再减去CPSR中的C条件标志位的反码（所以常用于无符号数），结果保存到Rd中。
该指令主要用于字长大于 32 位的数据的减法运算。
• 指令流程
• 如下图：
• 受影响的标志位：同SUB
• 指令示例：见一些重点的程序部分
• RSB——逆(反)向减法指令
• 指令格式：RSB{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• RSB指令用operand2减去寄存器Rn，结果保存到Rd中。
• 指令流程：与上面的运算指令大同小异
• 指令示例
• RSB R3，R1，#0xFF00 ;R3＝0xFF00-R1 RSB R0，R1，#256 ;R0←256 -（R1） RSBS R1，R2，R2，LSL #2 ;R1=R2<<2-R2 即 (R1 =R2×3)
• RSC——带进位反向减法指令
• 指令格式：RSC{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• RSC 指令用寄存器operand2减去Rn，再减去CPSR中的C条件标志位的反码（所以常用于无符号数），结果保存到Rd中
• 指令流程：与上面的运算指令大同小异
• 指令示例：见一些重点的程序部分

• 乘法指令
• 乘法指令的分类：
• 32位的乘法指令：乘法操作的结果为32位
• 64位的乘法指令：即乘法操作的结果为64位
• MUL——32位乘法指令
• 指令格式：MUL{cond}{S} Rd，Rm，Rs
• MUL指令将Rm和Rs中的值相乘，结果的低32位保存到Rd中。注意这里第二操作数只能是寄存器，并且Rd ≠ Rm，即指令中的前两个寄存器不能相同（但是1、3可以相同）
• 指令流程
• 如下图：
• 受影响的标志位
• 如下图：



非加减法指令对C、V标志通常没有影响（移位操作也可能会影响C标志位）
• 指令示例
• MUL R1，R2，R3 ;R1=R2×R3 MULS R0，R3，R7 ;R0=R3×R7，设置CPSR的N位和Z位
• MLA——32位乘加指令
• 指令格式：MLA{cond}{S} Rd，Rm，Rs，Rn
• 指令将Rm和Rs中的值相乘，再将乘积加上第3个操作数，结果的低32位保存到Rd中。同样，第二操作数必须是寄存器，Rd ≠ Rm
• 指令流程：MUL大同小异
• 受影响的标志位：同 MUL
• 指令示例
• MLA R0,R1,R2,R3 ;R0←(R1)X(R2)+(R3) MLAS R0,R1,R2,R3 ;R0←(R1)X(R2)+(R3),并更新CPSR标志位
• UMULL—64位无符号乘法指令（到64位开始分有没有符号了,U代表无符号，MUL代表乘法指令，L代表长乘法）
• 指令格式：UMULL{cond}{S} RdLo，RdHi，Rm，Rs
• UMULL指令将Rm和Rs中的值作无符号数相乘，结果的低32位保存到RdLo中，高32位保存到RdHi中
• 指令流程：这里的指令流程肯定跟上面的不太一样了，ppt上也没给出，如果问到了就去改改上面的。后面就不再写指令流程这一项了
• 受影响的标志位



需要注意的是，对N的修改是复制RdHi的最高位
• 指令示例
• UMULL R0，R1，R5，R8 ;(R1,R0)←R5×R8
• UMLAL—64位无符号乘加指令
• 指令格式：UMLAL{cond}{S} RdLo，RdHi，Rm，Rs
• 受影响的标志位：同 UMULL
• 指令示例
• UMLAL R0，R1，R5，R8 ;(R1,R0)←R5×R8+(R1,R0)
• SMULL—64位有符号乘法指令
• 指令格式：SMULL{cond}{S} RdLo，RdHi，Rm，Rs
• 受影响的标志位
• 如下图：
• 指令示例
• SMULL R2，R3，R7，R6 ;(R3,R2)←R7×R6
• SMLAL—64位有符号乘加指令
• 指令格式：SMLAL{cond}{S} RdLo，RdHi，Rm，Rs
• 受影响的标志位：同SMULL
• 指令示例
• SMLAL R2，R3，R7，R6 ;(R3,R2)←R7×R6+(R3,R2)
• 乘法指令的特点
• 不支持第2操作数为立即数（只能为寄存器，移位操作也没见过）
• 结果寄存器不能与第一源寄存器（Rm）相同
• Rd、RdHi、RdLo不能与Rm为同一寄存器。
• RdHi和RdLo不能为同一寄存器。
• 对标志位的影响
• N标志位：若结果是32位指令形式，Rd的第31位是标志位N；对于产生长结果的指令形式，RdHi的第31位是标志位（无论如何，总是结果的最高位）
• Z标志位：如果Rd或RdHi、RdLo为0，则标志位Z置位（无论如何，结果为0就置位）
• V标志位：乘法指令不影响V标志位。
• C标志位： ARM v5及以上的版本不影响C标志位； ARM v5以前的版本，C标志位数值不确定。
• 指令编码格式
• 如下图：



• opcode为乘法指令操作码
• S为设置条件码
• Rm为被乘数寄存器（第一操作数）
• Rs为乘数的寄存器（第二操作数，一定是寄存器）
• Rn/RdLo用于MLA指令相加的寄存器或64位乘法指令的目标寄存器(低32位)
• Rd/RdHi用于目标寄存器或64位乘法指令的目标寄存器(高32位)
• 若指令不需要全部的可用操作数时(如MUL指令的Rn)，不用的寄存器域应设置为0(由编译器自动完成)。
• 避免将R15定义为任一操作数或结果寄存器。
• 早期的ARM处理器仅支持32位乘法指令。ARM7版本和后续的在名字中有M的处理器才支持64位乘法指令。

3.3.2.3 逻辑运算指令（***）

• AND——逻辑“与”操作指令
• 指令格式：AND{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• AND指令将operand2的值与寄存器Rn的值按位逻辑“与”操作，结果保存到Rd中（这里就没有要求一定要是寄存器了，所以可以是三种形式：立即数、寄存器、寄存器移位）
AND指令可用于提取寄存器中某些位的值，也可以用于把指定位清0
• 指令流程
• 如下图：
• 受影响的标志位
• 如下图：



非加减法指令通常不影响CV（移位操作也可能）
• 指令示例
• ANDS R0，R0，#0x01 ;R0＝R0&0x01，取出最低位数据 AND R2，R1，R3 ;R2＝R1&R3

• ORR——逻辑“或”操作指令
• 指令格式： ORR{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• ORR指令将operand2的值与寄存器Rn的值按位逻辑“或”操作，结果保存到Rd中。同样第二操作数没有限制
• 指令流程：与AND相似，后面的指令流程也不在显式说明了，如果没有写的话就跟最近的上面的某个指令相似
• 受影响的标志位：同AND
• 指令示例
• ORR R0，R0，#0x0F ;将R0的低4位置1

• EOR——逻辑“异或”操作指令
• 指令格式：EOR{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• EOR指令将operand2的值与寄存器Rn的值按位逻辑“异或”操作，结果保存到Rd中。
EOR指令可用于将寄存器中某些位的值取反。将某一位与0异或，该位值不变；与1异或，该位值被求反
• 受影响的标志位：同AND
• 指令示例
• EOR R1，R1，#0x0F ;将R1的低4位取反 EORS R0，R5，#0x01 ;R0<-R5异或0x01，并影响标志位

• BIC——位清除指令
• 指令格式：BIC{cond}{S} Rd，Rn，operand2
• BIC指令将寄存器Rn的值与operand2的值的反码按位逻辑“与”操作，结果保存到Rd中。即将某一位与1 做BIC操作，该位值被清除为0 ；将某一位与0做BIC操作，该位值不变。
• 受影响的标志位：同AND
• 指令示例
• BIC R1，R1，#0x0F ;将R1的低4位清0，其它位不变

3.3.2.4 数据传送指令（***）

• MOV——数据传送指令
• 指令格式：MOV{cond}{S} Rd，operand2
• MOV指令将operand2传送到目标寄存器Rd中。这里第二操作数也没有做限制，所以可以是三种形式：立即数、寄存器、寄存器移位
• 指令流程
• 如下图：
• 受影响的标志位
• 如下图：



这里C=0可以理解为对C没有影响（除非是移位操作）
• 指令示例
• MOV R2，#0x7E ;将立即数0x7E传送到寄存器R2中 MOVS R1，R0，LSL#3 ;将寄存器R0 * 8传送到寄存器R1，并影响标志位 MOV PC，LR ;PC←LR，子程序返回 MOVS PC，LR ;PC←LR，异常模式下返回，CPSR←SPSR
• MOV指令的功能总结
• 寄存器之间传送。
• 立即数传送到寄存器中。（8位立即数位图。所有的数据处理指令都需要满足8位位图）
• 实现单纯的移位操作。MOV Rd，Rd，LSL，#3（如果带上了S后缀，移位操作将影响C标志位）
• 实现子程序调用、从子程序中返回。当PC寄存器作为目标寄存器时可以实现程序跳转。
• 实现异常模式的返回，并把当前处理器模式的SPSR寄存器内容复制到CPSR中。

• MVN——数据求反传送指令
• 指令格式：MVN{cond}{S} Rd，operand2
• MVN指令将operand2按位取反后传送到目标寄存器Rd中。
• 受影响的标志位：同MOV
• 指令示例
• MVN R1，#0xFF ;R1←0xFFFFFF00 MVN R1，R2 ;Rl← R2取反

3.3.2.5 比较指令（***）

• CMP——比较指令
• 指令格式：CMP{cond} Rn，operand2
• CMP指令将寄存器Rn的值减去operand2的值，但不存储运算结果，只根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位（所以会像减法操作一样影响状态寄存器标志位），以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行
• 受影响的标志位
• 如下图：



注意会影响C、V标志位（是根据CMP时进行的减法操作置位的）
• 指令示例
• CMP R1，R0 ;(R1)-(R0)；根据结果设置CPSR的标志位。 CMP R1，#100 ;(R1)-100；根据结果设置CPSR的标志位
注意：比较类指令本身带有更新 CPSR的功能，故在该指令中不能使用后缀 S。

• CMN——负数比较指令
• 指令格式：CMN{cond} Rn，operand2
• CMN指令将寄存器Rn的值减去operand2的负数（即加上operand2的值），但不存储运算结果，只根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位（所以会像加法操作一样影响CPSR标志位），以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行。
• 受影响的标志位：同CMP
• 指令示例
• CMN R0，#1 ;R0+1，判断R0是否为-1。

3.3.2.6 测试指令（**）

• TST——位测试指令
• 指令格式：TST{cond} Rn，operand2
• TST指令将寄存器Rn的值与operand2的值按位逻辑“与”操作（比较指令是做减法），但不存储运算结果，只根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位。该指令一般用来检测是否设置了特定的位。
由于指令执行的是按位与操作，所以不会影响CV标志位。并且第二操作数没有限制，可以是立即数、寄存器、寄存器移位三种形式
• 受影响的标志位：只影响NZ标志位
• 指令示例
• TST R0，#0x01 ;判断R0的最低位是否为0,为0则Z位置位 TST Rl，#0x0F ;判断R1的低4位是否为0,为0则Z位置位

• TEQ——测试相等指令
• 指令格式：TEQ{cond} Rn，operand2
• TEQ指令将寄存器Rn的值与operand2的值按位逻辑“异或”操作，但不存储运算结果，只根据操作的结果更新CPSR中的相应条件标志位，以便后面的指令根据相应的条件标志来判断是否执行
由于指令执行的是按位异或操作，所以不会影响CV标志位。并且第二操作数没有限制，可以是立即数、寄存器、寄存器移位三种形式
• 受影响的标志位：只影响NZ标志位
• 指令示例
• TEQ R0，R1 ;比较R0与R1是否相等，(不影响V位和C位)

3.3.3 存储器访问指令（***）

3.3.3.0 存储器访问指令简介

• ARM基本的加载/存储指令分类
• LDR和STR，单寄存器加载/存储指令
• LDM和STM，多寄存器加载/存储指令
• SWP，寄存器和存储器数据交换指令

3.3.3.1 单寄存器的存取指令（***）

• 单寄存器的存取指令分类——按传送数据的类型分类
• 单字和无符号字节的加载/存储指令
• 半字和有符号字节的加载/存储指令

• 单字和无符号字节的加载／存储指令
• 指令简介
• LDR：指令从内存中取32位字或8位无符号字节数据放入寄存器；
• STR：指令将寄存器中的32位字或8位无符号字节数据保存到存储器中。
• 无符号字节加载（LDR）时，用0将8位的操作数扩展到32位（即使用LDR指令获取字节时，因为是无符号字节，所以高位补0）
• 指令格式
• 如下：
• T后缀
• T为可选后缀，若指令有T，存储系统将访问看成是处理器是在用户模式下。
• 用于存储器保护。
• 不能与后变址模式、自动变址模式一起使用（即不能改变基址寄存器值）。
• T在用户模式下无效。
• 操作数寻址方式：LDR/STR指令为基址变址寻址（或寄存器间接寻址），由两部分组成：
• 基地址部分：为一个基址寄存器，可以为任一个通用寄存器（包括PC）
• 偏移地址部分：这一部分非常灵活，实际就类似第二个操作数（这里说的是类似第二操作数所以只有第二操作数的立即数才会受到8位位图的限制），可以有以下3种格式：立即数、寄存器、寄存器移位
• 立即数：12位立即数是一个无符号的数值。这个数据可以加到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值（所以是8K的寻址空间，在寻址方式中也有介绍）
• 指令示例：
• 寄存器：寄存器中的数值(无符号数)可以加到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值。
• 指令示例：
• 寄存器移位：寄存器移位后的值(无符号数)可以加到基址寄存器，也可以从基址寄存器中减去这个数值
• 指令示例：
注意：移位位数只能是5位的立即数，不能使用寄存器指定移位位数（与上面的移位寻址不同，移位寻址还可以使用寄存器提供移位位数。但是移位位数的限制都是一样的0-31）
• PC（即R15）使用的几个问题
• 使用PC作为基址时，使用的数值是当前执行指令的地址加8个字节（取指与执行相差8个字节。流水线问题）
• PC不能用做偏移寄存器，也不能用于任何变址寻址模式。
• 把一个字加载到PC，将使程序转移到所加载的地址，这是一个公认的实现跳转的方法。但是应当避免将一个字节加载到PC。
• 把PC存到存储器的操作在不同体系结构的处理器中产生不同的结果，应尽可能避免。
• 单字和无符号字节的加载／存储指令编码格式
• 如下图：



• I为0时，偏移量为12位立即数；I为1时，偏移量为寄存器移位（寄存器也算是寄存器移位）
• P表示前/后变址
• U表示加/减（相当于将12位无符号数扩展为13位有符号数）
• W表示回写(！后缀)。
• L用于区别加载(L为1时)或存储(L为0时)。
• B用于区别字节访问(B为1时)或字访问(B为0时)。
• Rn为基址寄存器，Rd为源/目标寄存器。

• 半字和有符号字节的加载／存储指令：这类LDR/STR指令可实现半字（有符号和无符号）、有符号字节数据的传送
• 半字和有符号字节的加载／存储指令特点（这就是与上面的指令的区别了）
• 偏移量格式、寻址方式与加载／存储字和无符号字节指令基本相同。
• 立即数偏移量限定在8位，寄存器偏移量不可经过移位得到（这个就是主要区别了。在上面的指令中立即数偏移量是12位，并且偏移地址可以通过移位得到）
• 指令格式
• 如下：
存储有符号数据和无符号数据之间没有差别（只不过机器是根据我们的指令来解释数据罢了。所以使用STR指令的时候是不会出现S后缀的）
• 两点说明
• 符 号 位——有符号字节或有符号半字的加载，用“符号位”扩展到32位；无符号半字传送是用0扩展到32位
• 地址对齐——对半字传送的地址必须为偶数。非半字对齐的半字加载将使Rd内容不可靠；非半字对齐的半字存储将使指定地址的2字节存储内容不可靠（说白了就是非半字对齐会使最终数据存放的位置数据不可靠）
• 指令编码格式
• 如下图：



• 当I为0时，偏移量为8位立即数；当I为1时，偏移量为寄存器偏移（不能是寄存器移位）
• P表示前/后变址
• U表示加/减（8位无符号立即数扩展为9位有符号数）
• W表示回写（！后缀）
• L用于区别加载(L为1)或存储(L为0)
• S用于区别有符号访问(S为1)和无符号访问(S为0)
• H用于区别半字访问(H为1)或字节访问(H为0)
• Rn为基址寄存器
• Rd为源/目标寄存器。
• 指令示例
• LDRSB R1，[R0，R3] ;将R0+R3地址上的字节数据读到R1,高24位用符号位扩展。 LDRSH R1，[R9] ;将R9地址上的半字数据读出到R1，高16位用符号位扩展。 LDRH R6，[R2]，#2 ;将R2地址上的半字数据读出到R6，高16位用零扩展，然后修改R2=R2+2。 STRH R1，[R0，#2]! ;R1的数据保存到R0+2地址中，只存储低2字节数据，并且修改R0=R0+2。

3.3.3.2 多寄存器的存取指令（***）

• LDM&STM多寄存器的存取指令：LDM和STM指令可以实现在一组寄存器和一块连续的内存单元之间存/取数据。

• LDM为加载多个寄存器；STM为存储多个寄存器。这两条指令，允许传送16个寄存器R0---R15的任何子集或所有寄存器（也就是传送所有的通用寄存器）
• 指令格式
• LDM{cond} <模式> Rn{!}，<reglist>{^} STM{cond} <模式> Rn{!}，<reglist>{^}
关于指令格式的说明：
• Rn：表示基址寄存器，装有传送数据的初始地址，Rn不允许为R15（即PC）（在单寄存器存取中允许PC为基址）
• Rn后缀“!”：表示最后的地址写回到Rn中。
• Reglist：表示寄存器列表，其中包含一个或多个寄存器。当寄存器不连续时，中间使用“，”隔开。
• 格式例子：{R1，R2，R6-R9}
• 列表寄存器和存储器地址的关系规则：编号低的寄存器对应于存储器中低地址单元，编号高的寄存器对应于存储器中高地址单元。
• 后缀“^”说明
• 寄存器列表不包含PC：使用后缀“^”进行数据传送时，加载／存储的是用户模式的寄存器，而不是当前模式的寄存器。
• 寄存器列表包含有PC：除了正常的多寄存器传送外，还要将SPSR拷贝到CPSR中。该用法可用于异常处理返回。
• 禁用情况：后缀“^”不允许在用户模式或系统模式下使用，因为它们没有SPSR
• 当Rn在寄存器列表中且使用后缀“!”
• 对于STM指令，若Rn为寄存器列表中的最低序号的寄存器，则会将Rn的初值保存
• 其它情况下编译无法通过。
• 地址字对齐：这些指令寻址是字对齐的，即忽略地址位[1:0]。
• 指令编码格式
• 如下图：



• registerlist为寄存器列表，b0位与R0对应，b15位与R15对应
• P表示前/后变址（before/after）
• U表示地址增/减(I/D)，对应了后面的后缀
• W表示回写（！后缀）
• S用于恢复CPSR和强制用户位（^后缀）：当PC寄存器包含在LDM指令的reglist中，且S为1时，则当前模式的SPSR将被复制到CPSR，成为一个原子的返回和恢复状态指令；若reglist不包含PC寄存器，且S为1时，则加载/存储的是用户模式的寄存器（在前面指令格式中也有介绍）
• L用于区别加载(L为1)或存储(L为0)。Rn为基址寄存器。
• 关于模式项：模式项本来应该在指令格式中介绍的，但是比较重要又比较多，就拿出来写
• LDM/STM的主要用途是现场保护、数据复制和参数传送等。其模式有如下8种（前面4种用于数据块的传输（为存储操作）, 后面4种是堆栈操作）
• 数据块传输
• 堆栈操作



需要注意的是堆栈操作中的堆栈类型都是针对入栈操作而言的。并且堆栈操作常常用于保存现场和恢复现场，如下：
• 堆栈操作与批量数据传输的对应关系
• 如下图：

3.3.3.3 单寄存器交换指令（SWP）

• SWP——单寄存器交换

• SWP指令用于将一个存储单元(该单元地址放在寄存器Rn中)的内容读取到一个寄存器Rd中，同时将另一个寄存器Rm的内容写入到该存储单元中。即Rm->[Rn]->Rd
交换指令是一个原子操作，也就是说，在连续的总线操作中读/写一个存储单元，在操作期间阻止其它任何指令对该存储单元的读写 。
• 指令格式：SWP{cond}{B} Rd，Rm，[Rn]
• B为可选后缀，若有B，则交换无符号字节，否则交换32位字;
• Rd为被加载的寄存器；
• Rm的数据用于存储到Rn所指的地址中，若Rm与Rd相同，则为寄存器与存储器内容进行交换；
• Rn为要进行数据交换的存储器地址，Rn不能与Rd和Rm相同。
• 指令功能：将一个内存单元[Rn]的内容读取到一个寄存器Rd中，同时将另一个寄存器Rm的内容写入到该内存单元中。即Rm->[Rn]->Rd
• 指令编码格式
• 如下图：



• B用于区别无符号字节(B为1)或字(B为0)。
• Rm为源寄存器
• Rd为目标寄存器
• Rn为基址寄存器。
• 指令示例
• SWP R1，R1，[R0];将R1的内容与R0指向的存储单元的内容进行交换。 ;从R0指向的存储单元读取1字节数据到R1中(高24位清零)，将R2的内容写入到该内存单元中(最低字节有效) SWPB R1，R2，[R0]

3.3.4 协处理器指令（-）

3.3.4.0 ARM协处理器简介

• ARM协处理器简介：ARM支持16个协处理器，用于各种协处理器操作，最常使用的协处理器是用于控制片上功能的系统协处理器，例如控制高速缓存和存储器的管理单元，浮点ARM协处理器等，还可以开发专用的协处理器。

• ARM协处理器指令分类
• 协处理器数据操作指令。
• ARM寄存器与协处理器寄存器的数据传送指令。
• 协处理器寄存器和内存单元之间数据存/取指令。

• ARM协处理器指令
• CDP：协处理器数操作指令 coprocessor
• LDC：协处理器数据加载指令
• STC：协处理器数据存储指令
• MCR：ARM处理器寄存器到协处理器寄存器的数据传送指令
• MRC：协处理器寄存器到ARM处理器寄存器的数据传送指令

3.3.4.1 CDP——协处理器数据操作指令

• 指令格式：CDP{<cond>} <CP#>，<Cop1>，CRd，CRn，CRm {,<Cop2>}
• CP#：指令操作的协处理器名。标准名为pn，n为0～15。
• Cop1：协处理器的特定操作码。
• CRd：作为目标寄存器的协处理器寄存器。
• CRn：存放第1个操作数的协处理器寄存器。
• CRm：存放第2个操作数的协处理器寄存器。
• Cop2：可选的协处理器特定操作码。

• 指令示例

• CDP p7，0，c0，c2，c3，0 ;协处理器7执行操作码1为0和可选操作码2为0的操作。 CDP p6，1，c3，c4，c5 ;协处理器6执行；操作码为1的操作

• 指令编码格式

• 如下图：



其中，cp_num为协处理器编号。

• 指令特点
• 该操作由协处理器完成，即对命令参数的解释与协处理器有关，指令的使用取决于协处理器。
• 若协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义指令异常中断。

3.3.4.2 LDC/STC——协处理器数据取/存指令

• LDC——协处理器数据读取指令

• LDC指令从某一连续的内存单元将数据读取到协处理器的寄存器中。进行协处理器的数据传送时，由协处理器来控制传送的字数。若协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义指令异常中断
• 指令格式：LDC{cond}{L} <CP#>，CRd， <地址>
• L：可选后缀，指明是长整数传送。
• CP#：指令操作的协处理器名。标准名为pn，n为0~15。
• CRd：作为目标寄存的协处理器寄存器。
• <地址> ：指定的内存地址。
• 指令举例
• LDC p5，c2，[R2，#4] ;读取R2+4指向的内存单元的数据，传送到协处理器p5的c2寄存器中。 LDC p6，c2，[R1] ;读取R1指向的内存单元的数据，传送到协处理器p6的c2寄存器中。
• 指令编码格式
• 如下图：



• cp_num为协处理器编号
• 8bitword_offset为8位立即数偏移（单寄存器的第二类也只有8位立即数）
• P表示前/后变址
• U表示加/减（偏移量是加还是减）
• W表示回写（！后缀）
• N表示数据的大小(依赖于协处理器)

• STC——协处理器数据存入指令

• 将协处理器的寄存器数据存入到某一连续的内存单元中，由协处理器来控制写入的字数。若协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义指令异常中断
• 指令格式：STC{cond}{L} CP#，CRd，<地址>
• 格式说明同LDC指令
• 指令示例
• STC p5，c1，[R0] STC p5，c1，[R0，#0x04]
• 指令编码格式
• 如下图：



• cp_num为协处理器编号
• 8bitword_offset指8位立即数偏移（单寄存器存取也是8位无符号立即数偏移）
• P表示前/后变址
• U表示加/减
• W表示回写
• N表示数据大小(依赖于协处理器)。

3.3.4.3 ARM寄存器与协处理器寄存器的数据传送指令

• MCR ——ARM寄存器到协处理器寄存器的数据传送指令

• MCR指令将ARM处理器的寄存器中的数据传送到协处理器的寄存器中。若协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义指令异常中断
• 指令格式：MCR{cond} CP# , Cop1, Rd, CRn, CRm{, <Cop2>}
• Cop1：协处理器的特定操作码. 对于CP15寄存器来说，Cop1=0
• Rd：源ARM寄存器，其值将被传送到协处理器寄存器中。
• CRn：目标寄存器的协处理器寄存器，其编号是C~C15。
• CRm：协处理器中附加的目标寄存器操作数寄存器。如果不需要设置附加信息，将CRm设置为c0，否则结果未知
• Cop2：可选的协处理器特定操作码。（用来区分同一个编号的不同物理寄存器，当不需要提供附加信息时，指定为0）
• 指令示例
• MCR p14,0,Rn,c1,c0 ;把ARM寄存器Rn中的值，写入到协处理器P14的C1寄存器中。 MCR p15,0,r3,c2,c0 ;把ARM寄存器R3中的值，写入到协处理器P15的C2寄存器中。
• 指令编码格式



其中，cp_num为协处理器编号

• MRC——协处理器寄存器到ARM寄存器的数据传送指令

• MRC指令将协处理器寄存器中的数据传送到ARM处理器的寄存器中。若协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义指令异常中断
• 指令格式：MRC{cond} CP# , Cop1, Rd，CRn，CRm{, <Cop2>}
• 其中格式说明同MCR指令
• 指令示例
• MRC p15, 0, <Rd>, c0, c0, 0 ;返回协处理器C0寄存器中的32位的设备ID号到ARM Rd中。 MRC p15, 0, <Rd>, c0, c0, 1 ;返回协处理器C0寄存器中的caches的信息到ARM Rd中。 MRC p15, 0, <Rd>, c2, c0, 0 ;返回协处理器C2寄存器中的值到ARM Rd中。
P15 有2个C0寄存器：ID号寄存器 和 缓存类型寄存器。这里是通过Cop2区分的
• 指令编码格式
• 如下图：



其中，cp_num为协处理器编号。

3.3.5 杂项指令（**）

3.3.5.0 杂项指令简介

• 杂项指令分类
• 状态寄存器操作指令
• MRS：读程序状态寄存器指令
• MSR：写程序状态寄存器指令
• 异常中断操作指令
• SWI： 软件中断指令（可以由用户模式进入管理模式）
• BKPT：断点指令（v5T体系）
• CLZ： 前导0计数（v5T体系）

3.3.5.1 程序状态寄存器处理指令（**）

• MRS——读状态寄存器指令

• 在ARM处理器中，只有MRS指令可以将状态寄存器CPSR或SPSR读出到通用寄存器中
• 指令格式：MRS{cond} Rd，psr
• 把状态寄存器psr（CPSR或SPSR）的内容传送到目标寄存器中（后移动到前）。
• Rd：目标寄存器。Rd不允许为R15（即要是一般通用寄存器）
• psr：CPSR或SPSR
• 指令编码格式
• 如下图：



其中，R用于区别CPSR(R为0)或SPSR(R为1)
• 指令示例
• MRS R1，CPSR ;R1<- CPSR MRS R2，SPSR ;R2 <-SPSR

• MSR——写状态寄存器指令

• 在ARM处理器中，只有MSR指令可以直接设置状态寄存器CPSR或SPSR
• 指令格式
• MSR{cond} psr_fields，#immed MSR{cond} psr_fields，Rm
• psr：CPSR或SPSR。
• immed：要传送到状态寄存器指定域的8位立即数。
• Rm：要传送到状态寄存器指定域的数据的源寄存器。
• fields ：指定传送的区域。fields可以是以下的一种或多种（顺序不重要。指定后只会写入对应的域）
• c 控制域 (psr[7…0])
• x 扩展域(psr[15…8])；(暂未用)
• s 状态域 (psr[23…16])；(暂未用)
• f 标志位域 (psr[31…24])
• 如下图：
从指令格式中可以发现，MSR指令可以向状态寄存器中写一个立即数或者通用寄存器
• 指令编码格式
• 操作数为立即数的指令编码格式
• 操作数为寄存器的指令编码格式
• 指令编码格式解释
• R用于区别CPSR(R为0)或SPSR(R为1)
• field_mask表示域屏蔽
• rotate_imm即8位位图中的rot。该指令中，这4个bit总是为0
• 8bitimmediate为8位立即数
• Rm为操作数寄存器。
• 指令示例
• MSR CPSR_cxsf，R0 ;传送R0的内容到CPSR MSR SPSR_cxsf，R0 ;传送R0的内容到SPSR MSR CPSR_c， R0 ;传送R0的内容到CPSR，但仅仅修改CPSR中的控制位域 MSR CPSR_cfxs，R0 ;传送R0的内容到CPSR，修改所有域

• MRS/MSR使用注意事项
• 控制域的修改问题：只有在特权模式下才能修改状态寄存器的控制域[7：0]，以实现处理器模式转换，或设置开/关异常中断 。
• T控制位的修改问题：程序中不能通过MSR指令，直接修改CPSR中的T控制位来实现ARM状态／Thumb状态的切换，必须使用BX指令完成处理器状态的切换。
• 用户模式下能够修改的位：在用户模式只能修改“标志位域”，不能对CPSR[23：0]做修改。
• S后缀的使用问题：在MRS/MSR指令中不可以使用S后缀

3.3.5.2 异常中断产生指令

• SWI——软件中断指令

• 软件中断指令SWI产生软件异常中断，用来实现用户模式到特权模式的切换
• SWI作用
• 用于在用户模式下对操作系统中特权模式的程序的调用（即在用户程序调用操作系统的API，作用相当于trap）
• 它将处理器置于管理（svc）模式，中断矢量地址为0x08
• 指令格式：SWI {<cond>} <24位立即数>
• 24位立即数用于指定用户程序调用系统例程的类型，相关参数通过寄存器传递，当指令中24位立即数被忽略时(立即数为0)，用户程序调用系统例程的类型由通用寄存器R0决定，同时参数通过其它寄存器传递
• 另外需要注意的是这里的立即数没有#
• 操作系统API参数传递方法：从上面的指令格式介绍中其实就能看出来了
• 指令中的24bit立即数指定API号，其它参数通过寄存器传递。
• 忽略指令中的24bit立即数，r0指定API号，其它参数通过其它寄存器传递。
• 指令编码格式
• 指令示例
• ;软中断号在指令中，不传递其它参数： SWI 10 ;中断类型号为10（注：没有#号） SWI 0x123456 ;中断类型号为0x123456 ;软中断号在指令中，其它参数在寄存器中传递： MOV R0，#34 ;准备参数 SWI 12 ;调用12号软中断 ;不用指令中的立即数，软中断类型号和其它参数都在寄存器中传递： MOV R0，#12 ;准备中断类型号 MOV R1，#34 ;准备参数 SWI 0 ;进入软中断。

• BKPT——断点指令（-）

• 断点中断指令BKPT用于产生软件断点，供调试程序用。它使处理器停止执行正常指令而进入相应的调试程序。v5T及以上体系使用。
• 指令格式： BKPT { immed_16}
• immed_16：16位的立即数。该立即数被调试软件用来保存额外的断点信息

• CLZ——前导0计数指令（-）

• 前导0计数指令CLZ 对Rm中的前导0的个数进行计数，结果放到Rd中。 v5T及以上体系使用。
• 指令格式：CLZ{<cond>} Rd, Rm
• 指令示例
• MOV R2， #0X17C00 ;R2=0b0000 0000 0000 0001 0111 1100 0000 0000 CLZ R3， R2 ;R3=15