淺談 ARM 匯編語言

1、背景

計(jì)算機(jī)語言具有高級(jí)語言和低級(jí)語言之分。而高級(jí)語言又主要是相對(duì)于匯編語言而言的，它是較接近自然語言和數(shù)學(xué)公式的編程，基本脫離了機(jī)器的硬件系統(tǒng)，用人們更易理解的方式編寫程序。編寫的程序稱之為源程序。低級(jí)語言分機(jī)器語言（二進(jìn)制語言）和匯編語言（符號(hào)語言），這兩種語言都是面向機(jī)器的語言，和具體機(jī)器的指令系統(tǒng)密切相關(guān)。機(jī)器語言用指令代碼編寫程序，而符號(hào)語言用指令助記符來編寫程序。高級(jí)語言、匯編語言和機(jī)器語言都是用于編寫計(jì)算機(jī)程序的語言。

1.1定義

機(jī)器語言將指令編碼為 0 和 1 的序列；這種二進(jìn)制編碼是計(jì)算機(jī)的處理器被構(gòu)建來執(zhí)行的。但是，使用這種編碼編寫程序?qū)τ谌祟惓绦騿T來說是笨拙的。因此，當(dāng)程序員想要指示計(jì)算機(jī)要執(zhí)行的精確指令時(shí)，他們會(huì)使用匯編語言，該語言允許以文本形式編寫指令。匯編器將包含匯編語言代碼的文件翻譯成相應(yīng)的機(jī)器語言。

讓我們看一個(gè) ARM 設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單示例。這是機(jī)器語言指令：

1110 0001 1010 0000 0011 0000 0000 1001

當(dāng)處理器被告知執(zhí)行該二進(jìn)制序列時(shí)，它會(huì)將值從“register 9”復(fù)制到“register 9”。但作為程序員，您幾乎不想閱讀長(zhǎng)二進(jìn)制序列并理解它。相反，程序員更喜歡用匯編語言進(jìn)行編程，我們將使用以下行來表達(dá)這一點(diǎn)。

MOV R3, R9

然后程序員將使用匯編程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)實(shí)際執(zhí)行的二進(jìn)制編碼。

但不只是只有一種機(jī)器語言：為每條處理器設(shè)計(jì)了不同的機(jī)器語言，旨在提供一組強(qiáng)大的快速指令，同時(shí)允許構(gòu)建相對(duì)簡(jiǎn)單的電路。處理器通常被設(shè)計(jì)為與以前的處理器兼容，因此它遵循相同的機(jī)器語言設(shè)計(jì)。例如，英特爾的處理器系列（包括 80386、奔騰和酷睿 i7）支持類似的機(jī)器語言。但是 ARM 處理器支持完全不同的機(jī)器語言。機(jī)器語言編碼的設(shè)計(jì)稱為指令集架構(gòu)（ISA，instruction set architecture）。

并且對(duì)于每種機(jī)器語言，必須有不同的匯編語言，因?yàn)閰R編語言必須對(duì)應(yīng)于一組完全不同的機(jī)器語言指令。

1.2不同的指令集架構(gòu)（ISA）

在眾多 ISA（指令集架構(gòu)）中，x86 是最廣為人知的。它最初由 Intel 于 1974 年設(shè)計(jì)用于 8 位處理器（Intel 8080），多年來它擴(kuò)展到 16 位形式（1978，Intel 8086），然后擴(kuò)展到 32 位形式（1985，Intel 80386），然后是 64 位形式（2003，AMD Opteron）。今天，支持 IA32 的處理器現(xiàn)在由 Intel、AMD 和 VIA 制造，并且可以在大多數(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)中找到。

今天另一個(gè)著名的 ISA 是 PowerPC。Apple 的 Macintosh 計(jì)算機(jī)一直使用這些處理器，直到 2006 年 Apple 將其計(jì)算機(jī)切換到 x86 系列處理器。但 PowerPC 仍然普遍用于汽車和游戲機(jī)（包括 Wii、Playstation 3 和 XBox 360）等應(yīng)用程序。

但我們將研究的 ISA 來自一家名為 ARM 的公司。（與其他成功的 ISA 一樣，ARM 的 ISA 多年來一直在發(fā)展。我們將研究 4T 版本。）支持 ARM ISA 的處理器分布相當(dāng)廣泛，通常用于手機(jī)、數(shù)字音樂播放器和手持游戲系統(tǒng)等低功耗設(shè)備。iPhone、Kindle 和 Nintendo DS 都是采用 ARM 處理器的設(shè)備的突出例子。

我們研究 ARM 的 ISA 而不是 IA32 有幾個(gè)原因。

匯編語言編程很少用于功能更強(qiáng)大的計(jì)算系統(tǒng)，因?yàn)橛酶呒?jí)編程語言進(jìn)行編程要容易得多。但是對(duì)于小型設(shè)備，匯編語言編程仍然很重要：由于功率和價(jià)格的限制，設(shè)備的資源非常少，開發(fā)人員可以使用匯編語言盡可能高效地使用這些資源。

IA32 架構(gòu)的多個(gè)擴(kuò)展導(dǎo)致它過于復(fù)雜，以至于我們無法真正徹底理解。

IA32 可以追溯到 1970 年代，那是一個(gè)完全不同的計(jì)算時(shí)代。ARM 更能代表更現(xiàn)代的 ISA 設(shè)計(jì)。

2ARM匯編語言基礎(chǔ)

2.1一個(gè)簡(jiǎn)單的程序：數(shù)字求和

讓我們從一個(gè)簡(jiǎn)單的例子開始我們的介紹。想象一下，我們想要將 1 到 10 的數(shù)字相加。我們可以在 C 語言中這樣做，如下所示。

下面將其翻譯成 ARM 的 ISA 支持的指令。

您會(huì)注意到在匯編語言程序中提到了 R0 和 R1。這些是對(duì)寄存器的引用，它們位于處理器中，用于在計(jì)算期間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。ARM 處理器包括 16 個(gè)易于訪問的寄存器，編號(hào)為 R0 到 R15。每個(gè)都存儲(chǔ)一個(gè) 32 位數(shù)字。請(qǐng)注意，盡管寄存器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但它們與內(nèi)存的概念非常不同：內(nèi)存通常更大（千字節(jié)或通常千兆字節(jié)），因此它通常存在于處理器之外。由于內(nèi)存的大小，訪問內(nèi)存比訪問寄存器需要更多的時(shí)間——通常大約是 10 倍。因此，匯編語言編程傾向于盡可能關(guān)注使用寄存器。

因?yàn)閰R編語言程序的每一行都直接對(duì)應(yīng)于機(jī)器語言，所以這些行的格式受到嚴(yán)格限制。可以看到每一行由兩部分組成：首先是操作碼，例如 MOV，它是表示操作類型的縮寫；之后是諸如“R0，#0”之類的參數(shù)。每個(gè)操作碼對(duì)允許的參數(shù)都有嚴(yán)格的要求。例如，一條 MOV 指令必須正好有兩個(gè)參數(shù)：第一個(gè)必須標(biāo)識(shí)一個(gè)寄存器，第二個(gè)必須提供一個(gè)寄存器或一個(gè)常量（以“#”為前綴）。直接放在指令中的常量稱為立即數(shù)，因?yàn)樘幚砥髟谧x取指令時(shí)可以立即使用它。

在上述匯編語言程序中，我們首先使用 MOV 指令將 R0 初始化為 0，將 R1 初始化為 10。ADD 指令計(jì)算 R0 和 R1 的和（第二個(gè)和第三個(gè)參數(shù)）并將結(jié)果放入 R0（第一個(gè)參數(shù)） );這對(duì)應(yīng)于總數(shù) += i;等效 C 程序的行。隨后的 SUBS 指令將 R1 減 1。

要理解下一條指令，我們需要了解除了寄存器 R0 到 R15 之外，ARM 處理器還包含一組四個(gè)“標(biāo)志”，分別標(biāo)記為零標(biāo)志 (Z)、負(fù)標(biāo)志 (N)、進(jìn)位標(biāo)志 (C) 和溢出標(biāo)志 (V)。每當(dāng)算術(shù)指令的末尾有一個(gè) S 時(shí)，就像 SUBS 一樣，這些標(biāo)志將根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行更新。在這種情況下，如果 R1 減 1 的結(jié)果為 0，則 Z 標(biāo)志將變?yōu)?1；N、C 和 V 標(biāo)志也更新了，但它們與我們對(duì)此代碼的討論無關(guān)。

下面的指令 BNE 將檢查 Z 標(biāo)志。如果未設(shè)置 Z 標(biāo)志（即，先前的減法給出非零結(jié)果），則 BNE 安排處理器，以便執(zhí)行的下一條指令是 ADD 指令，再次標(biāo)記；這導(dǎo)致以較小的 R1 值重復(fù)循環(huán)。如果設(shè)置了 Z 標(biāo)志，處理器將繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。（BNE 代表 Branch if Not Equal。這個(gè)名字來源于想象我們想要檢查兩個(gè)數(shù)字是否相等。使用 ARM 的 ISA 執(zhí)行此操作的一種方法是首先告訴處理器減去兩個(gè)數(shù)字；如果差是零，那么這兩個(gè)數(shù)字必須相等，零標(biāo)志將為 1。它們導(dǎo)致零，這將設(shè)置零標(biāo)志。）

最后一條指令 B 總是分支回到指定的指令。在這個(gè)程序中，指令為自己命名，通過使計(jì)算機(jī)進(jìn)入一個(gè)緊密的無限循環(huán)來有效地停止程序。

2.2另一個(gè)例子：冰雹序列

 

輸入任何一個(gè)大于1的正整數(shù)N，如果是偶數(shù)的話就除以2，如果是奇數(shù)的話就乘以3再加上1，最后這個(gè)數(shù)都會(huì)變?yōu)?。特殊地，當(dāng)輸入為1時(shí)，序列為1。這就是冰雹序列。其公式如下：

現(xiàn)在，讓我們考慮一下冰雹序列。給定一個(gè)整數(shù) n，我們反復(fù)想應(yīng)用以下過程：

迭代次數(shù)←0

當(dāng) n ≠ 1 時(shí)：迭代器←迭代器+1

 如果 n 是奇數(shù)：n ← 3 ⋅ n + 1

   別的：n ← n / 2

例如，如果我們從 3 開始，那么因?yàn)檫@是奇數(shù)，所以我們的下一個(gè)數(shù)字是 3 ⋅ 3 + 1 = 10。這是偶數(shù)，所以我們的下一個(gè)數(shù)字是 10 / 2 = 5。這是奇數(shù)，所以我們的下一個(gè)數(shù)字是3 ⋅ 5 + 1 = 16。這是偶數(shù)，所以我們轉(zhuǎn)到 8，它仍然是偶數(shù)，所以我們轉(zhuǎn)到 4，然后是 2 和 1。

在將其翻譯成 ARM 的匯編語言時(shí)，我們必須面對(duì)一個(gè)事實(shí)，即 ARM 缺少任何與除法相關(guān)的指令。（設(shè)計(jì)人員認(rèn)為除法很少需要在它所需的復(fù)雜電路上浪費(fèi)晶體管。）幸運(yùn)的是，該算法中的除法相對(duì)簡(jiǎn)單：我們只需將 n 除以 2，這可以通過右移來完成。

ARM 有一種不同尋常的移位方法：我們已經(jīng)看到，每條基本算術(shù)指令，最后的參數(shù)都可以是常量（如 SUBS R1、R1、#1）或寄存器（如 ADD R0、R0、R1）。但是當(dāng)最后一個(gè)參數(shù)是一個(gè)寄存器時(shí)，我們可以選擇添加一個(gè)移位距離：例如，指令“ADD R0, R0, R1, LSL #1”。表示在將 R1 添加到 R0 之前添加左移版本的 R1（而 R1 本身保持不變）。ARM 指令集支持四種類型的移位：

移位距離可以是 1 到 32 之間的立即數(shù)，也可以基于寄存器值：“MOV R0, R1, ASR R2”等價(jià)于“R0 = R1 >> R2”。

在將我們的偽代碼翻譯成匯編語言時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)移位操作對(duì)于將 n 乘以 3（計(jì)算為 n + (n « 1)）和除以 n （計(jì)算為 n » 1）都很有用。我們還需要處理測(cè)試 n 是否為奇數(shù)。我們可以通過測(cè)試 n 的 1 位是否設(shè)置來做到這一點(diǎn)，我們可以使用 ANDS 指令與 1 進(jìn)行按位與來完成。ANDS 指令根據(jù)結(jié)果是否為 0 設(shè)置 Z 標(biāo)志。如果結(jié)果為 0，那么這意味著n的1位是0，所以n是偶數(shù)。

2.3另一個(gè)例子：添加數(shù)字

讓我們看另一個(gè)例子。在這里，假設(shè)我們要添加一個(gè)正數(shù)的數(shù)字；例如，給定數(shù)字 1024，我們想要計(jì)算 1 + 0 + 2 + 4，即 7。用 C 語言表達(dá)這一點(diǎn)的明顯方法如下。

但是，很難將其轉(zhuǎn)換為 ARM 的 ISA，因?yàn)?ARM 沒有任何除法指令。但是，我們可以使用一個(gè)巧妙的技巧來使用乘法來執(zhí)行這種除法：如果我們將一個(gè)數(shù)字乘以 232 / 10，則乘積的高 32 位告訴我們將原始數(shù)字除以 10 的結(jié)果。這種解法導(dǎo)致以下替代方法對(duì)數(shù)字中的數(shù)字求和。

在將其翻譯成匯編代碼時(shí)，我們必須面對(duì)兩個(gè)問題。更明顯的是確定使用哪個(gè)指令來執(zhí)行乘法。在這里，我們要使用 UMULL 指令（Unsigned MULtiply Long），它將兩個(gè)寄存器解釋為無符號(hào)的 32 位數(shù)字，并將寄存器值的 64 位乘積放入兩個(gè)不同的寄存器中。下面的例子說明了。

我們必須面對(duì)的不太明顯的問題是將 0x1999999A 放入寄存器中。一開始您可能會(huì)想使用 MOV，但這條指令有一個(gè)主要限制：任何立即數(shù)都必須循環(huán)偶數(shù)位才能達(dá)到 8 位值。對(duì)于 0 到 255 之間的數(shù)字，這不是問題；對(duì)于 1,024 也不是問題，因?yàn)?0x400 可以通過將 1 向左旋轉(zhuǎn) 12 位來實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)于 0x1999999A 沒有辦法做到這一點(diǎn)。我們將使用的解決方案是分別加載每個(gè)字節(jié)，使用 ORR 指令將它們連接起來，該指令計(jì)算兩個(gè)值的按位或。

順便說一句，您有時(shí)可能希望將一個(gè)小的負(fù)數(shù)（如 -10）放入寄存器中。您不能使用 MOV 來完成此操作，因?yàn)樗亩M(jìn)制補(bǔ)碼表示為 0xFFFFFFF6，無法旋轉(zhuǎn)為 8 位數(shù)字。如果碰巧知道某個(gè)寄存器包含數(shù)字 0，那么您可以使用 SUB。但如果不是，則 MVN（MoVe Not）指令很有用：它將其參數(shù)的按位 NOT 放入目標(biāo)寄存器。因此，要將 -10 放入 R0，我們可以使用“MVN R0,#0x9”。

2.4計(jì)算的指令摘要

ARM 包括 16 條“基本”算術(shù)指令，編號(hào)從 0 到 15。下面列出了所有 16 條指令，其功能由相關(guān)的 C 運(yùn)算符總結(jié)。（每行開頭的數(shù)字用于將指令翻譯成機(jī)器語言。程序員沒有理由記住這種對(duì)應(yīng)關(guān)系：畢竟，這就是我們有匯編程序的原因。）

除 TST、TEQ、CMP 和 CMN 外，所有指令都可以在操作碼后綴 S 以表示操作應(yīng)設(shè)置標(biāo)志。對(duì)于 TST、TEQ、CMP 和 CMN，S 是隱含的：指令不會(huì)更改任何通用寄存器，因此執(zhí)行指令的唯一要點(diǎn)是設(shè)置標(biāo)志。

我們還看到了上述基本算術(shù)指令中沒有的其他三個(gè)操作碼：UMULL 是“非基本”算術(shù)指令，B 和 BNE 不是算術(shù)指令。

2.5條件代碼

每條 ARM 指令都可以包含一個(gè)條件代碼，指定該操作僅在某些標(biāo)志組合成立時(shí)才發(fā)生。您可以通過將條件代碼包含在操作碼中來指定條件代碼。它通常出現(xiàn)在操作碼的末尾，但它在基本算術(shù)指令上的可選 S 之前。條件代碼的名稱是基于假設(shè)標(biāo)志是基于 CMP 或 SUBS 指令設(shè)置的。

到目前為止，我們看到的這個(gè)條件代碼的唯一實(shí)例是 BNE 指令：在這種情況下，我們有一個(gè)用于分支的 B 指令，但只有在 Z 標(biāo)志為 0 時(shí)才會(huì)發(fā)生分支。

但是 ARM 的 ISA 也允許我們將條件代碼應(yīng)用于其他操作碼。例如，ADDEQ 表示如果 Z 標(biāo)志為 1，則執(zhí)行加法。在非分支指令上使用條件代碼的一種常見情況是使用 Euclid 的 GCD 算法計(jì)算兩個(gè)數(shù)字的最大公約數(shù)。

傳統(tǒng)的匯編語言翻譯只會(huì)在分支指令上使用條件代碼。

但是，以下是更短且更有效的翻譯。

由于兩個(gè)原因，這更有效。更明顯的是，每次迭代執(zhí)行的指令數(shù)量更少（四個(gè)對(duì)五個(gè)）。但另一個(gè)原因來自現(xiàn)代處理器在執(zhí)行當(dāng)前指令時(shí)“預(yù)取”下一條指令的事實(shí)。但是，由于無法確定下一條指令的位置，因此分支會(huì)中斷此過程。第二次翻譯涉及更少的分支指令，因此預(yù)取指令的問題更少。

3存儲(chǔ)（Memory）

我們已經(jīng)了解了如何構(gòu)建執(zhí)行基本數(shù)值計(jì)算的匯編程序。我們現(xiàn)在將轉(zhuǎn)向檢查匯編程序如何訪問內(nèi)存。

3.1基本內(nèi)存指令

ARM 支持通過兩條指令 LDR 和 STR 訪問內(nèi)存。LDR 指令從內(nèi)存中加載數(shù)據(jù)，STR 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存中。每個(gè)都有兩個(gè)參數(shù)。第一個(gè)參數(shù)是數(shù)據(jù)寄存器：對(duì)于一條 LDR 指令，加載的數(shù)據(jù)放在這個(gè)寄存器中；對(duì)于 STR 指令，在該寄存器中找到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存中。第二個(gè)參數(shù)表示包含正在訪問的內(nèi)存地址的寄存器；它將使用括號(hào)中的寄存器名稱寫入。

有關(guān)這些指令如何工作的示例，假設(shè)我們需要一個(gè)匯編程序片段，它將整數(shù)添加到數(shù)組中。我們假設(shè) R0 保存數(shù)組的第一個(gè)整數(shù)的地址，R1 保存數(shù)組中整數(shù)的個(gè)數(shù)。

在這個(gè)片段中，我們使用 R4 來保存到目前為止的整數(shù)之和。在 LDR 指令中，我們?cè)?R0 中查找內(nèi)存地址并將在該地址找到的數(shù)據(jù)加載到 R2 中。然后我們將此值添加到 R4 中。然后，我們移動(dòng) R0 使其包含數(shù)組中下一個(gè)整數(shù)的內(nèi)存地址；我們將 R0 增加四，因?yàn)槊總€(gè)整數(shù)消耗四個(gè)字節(jié)的內(nèi)存。最后，我們遞減 R1，這是要從數(shù)組中讀取的整數(shù)個(gè)數(shù)，如果還有整數(shù)，我們重復(fù)這個(gè)過程。

LDR 和 STR 都加載和存儲(chǔ) 32 位值。還有使用 8 位值、LDRB 和 STRB 的說明；這些主要用于處理字符串。下面是 C 的 strcpy 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)；我們假設(shè) R0 保存目標(biāo)數(shù)組的第一個(gè)字符的地址，而 R1 保存源字符串的第一個(gè)字符的地址。我們希望繼續(xù)復(fù)制，直到我們復(fù)制終止 NUL 字符（ASCII 0）。

3.2尋址模式

在上一節(jié)的示例中，我們通過將寄存器名稱括在括號(hào)中來提供地址。但是 ARM 也允許使用其他幾種方式來指示內(nèi)存地址。每一種這樣的技術(shù)都稱為尋址模式。簡(jiǎn)單地命名保存內(nèi)存地址的寄存器的技術(shù)就是一種這樣的尋址模式，稱為寄存器尋址，但還有其他的。

其中之一是縮放的寄存器偏移量，我們?cè)诶ㄌ?hào)中包括一個(gè)寄存器、另一個(gè)寄存器和一個(gè)移位值。為了計(jì)算要訪問的內(nèi)存地址，處理器獲取第一個(gè)寄存器，并將根據(jù)移位值移位的第二個(gè)寄存器添加到它。（括號(hào)中提到的寄存器都不會(huì)改變值。）當(dāng)訪問知道數(shù)組索引的數(shù)組時(shí)，這種尋址模式很有用。我們可以修改之前的例程，將整數(shù)添加到數(shù)組中，以利用這種尋址模式。

對(duì)于循環(huán)的每次迭代，我們首先減少循環(huán)索引 R1。然后我們使用縮放的寄存器偏移量檢索數(shù)組條目處的元素：我們使用 R0 作為我們的基數(shù)，并將 R1 添加到它左移兩個(gè)位置。我們將 R1 左移兩位，使 R1 乘以 4；畢竟，數(shù)組中的每個(gè)整數(shù)都是四個(gè)字節(jié)長(zhǎng)。將加載的值添加到 R4 中，累加總數(shù)后，如果 R1 尚未達(dá)到 0，我們重復(fù)循環(huán)。

除了使用不同的尋址模式之外，這個(gè)版本的代碼在三個(gè)方面與我們的原始實(shí)現(xiàn)略有不同。首先，它以相反的順序加載數(shù)組中的數(shù)字——也就是說，它首先加載數(shù)組中的最后一個(gè)數(shù)字。其次，R0 在片段的過程中保持不變。最后，它會(huì)更快一些，因?yàn)樗诿看窝h(huán)迭代中減少了一條指令。

立即后索引尋址是另一種尋址模式。為了在匯編語言中表示這種模式，我們?cè)诶ㄌ?hào)后面加上逗號(hào)和正或負(fù)立即數(shù)。在執(zhí)行指令時(shí)，處理器仍然會(huì)訪問在寄存器中找到的內(nèi)存地址，但在訪問內(nèi)存后，地址寄存器會(huì)根據(jù)立即數(shù)增加或減少。

我們的 strcpy 實(shí)現(xiàn)是一個(gè)有用的示例，其中立即后索引尋址很有用：在我們存儲(chǔ)到 R0 之后，我們希望 R0 在下一次迭代中增加 1；同樣，在我們從 R1 加載之后，我們希望 R1 增加 1。我們可以使用立即后索引尋址來避免我們?cè)缙诎姹镜膬蓚€(gè) ADD 指令。

目前ARM處理器支持9種尋址方式，分別是立即數(shù)尋址、寄存器尋址、寄存器偏移尋址、寄存器間接尋址、基址變址尋址、多寄存器尋址、相對(duì)尋址、堆棧尋址和塊拷貝尋址。

尋址方式介紹：https://www.cnblogs.com/laojie4321/archive/2012/04/05/2432957.html

對(duì)于那些涉及移位的尋址模式，移位技術(shù)與算術(shù)指令（LSL、LSR、ASR、ROR、RRX）一樣。但移位距離不能根據(jù)寄存器：距離必須是立即數(shù)。

3.3. 初始化內(nèi)存

我們經(jīng)常希望保留內(nèi)存來保存程序中的數(shù)據(jù)。為此，我們使用指令：指令匯編器做一些事情，而不是簡(jiǎn)單地將匯編語言指令翻譯成相應(yīng)的機(jī)器代碼。一種有用的指令是 DCD，它將一個(gè)或多個(gè) 32 位數(shù)值插入機(jī)器代碼輸出。（DCD 神秘地代表定義常量雙字。）

在這個(gè)例子中，我們創(chuàng)建了標(biāo)簽 primes，它將對(duì)應(yīng)于 2 放入內(nèi)存的地址。在接下來的四個(gè)字節(jié)中放置整數(shù) 3，然后是 5，依此類推。

在我們的程序中，我們希望將數(shù)組的地址加載到寄存器中；為此，我們將素?cái)?shù)添加到程序計(jì)數(shù)器 PC（與 R15 同義）中。下面的片段將第五個(gè)素?cái)?shù) (11) 加載到 R1 中。

另一個(gè)值得一提的指令是 DCB，用于將字節(jié)加載到內(nèi)存中。因此，我們可以編寫以下內(nèi)容。

但是，我們只為每個(gè)數(shù)字使用一個(gè)字節(jié)，因此我們只能包含介于 -128 和 127 之間的數(shù)字。我們還可以在列表中包含一個(gè)字符串；字符串的每個(gè)字符將占用一個(gè)字節(jié)的內(nèi)存。

請(qǐng)注意我們?nèi)绾卧谧址蟀?0。沒有這個(gè)，字符串不會(huì)被 NUL 字符終止。

這里還有一個(gè)值得注意的指令是百分號(hào) %。當(dāng)您希望保留一塊內(nèi)存但您不關(guān)心內(nèi)存的初始值時(shí)，這很有用。

3.4多寄存器內(nèi)存指令

ARM ISA 還包括允許在同一指令中加載或存儲(chǔ)多個(gè)值的指令。LDMIA 指令就是這樣一條指令：它允許從另一個(gè)寄存器中指定的地址開始加載到多個(gè)寄存器中。在下面的使用示例中，我們將代碼用于添加數(shù)組的整數(shù)，并使用 LDMIA 對(duì)其進(jìn)行修改，以便在循環(huán)的每次迭代中處理四個(gè)整數(shù)。這種策略允許程序使用更少的指令運(yùn)行，但代價(jià)是更高的復(fù)雜性。

在執(zhí)行上面的 LDMIA 指令時(shí)，ARM 處理器在 R0 寄存器中查找地址。它將從該地址開始的四個(gè)字節(jié)加載到 R5，接下來的四個(gè)字節(jié)加載到 R6，接下來的四個(gè)字節(jié)加載到 R7，接下來的四個(gè)字節(jié)加載到 R8。同時(shí)，R0 前移 16 個(gè)字節(jié)，因此在下一次迭代中，LDMIA 指令會(huì)將接下來的四個(gè)字加載到寄存器中。

大括號(hào)內(nèi)可以是任何寄存器列表，使用破折號(hào)表示寄存器范圍，并使用逗號(hào)分隔范圍。因此，指令 LDMIA R0!, { R1-R4, R8, R11-R12 } 將從內(nèi)存中加載 7 個(gè)字。寄存器列出的順序并不重要；即使我們寫 LDMIA R0!, { R11-R12, R8, R1-R4 }，R1 也會(huì)收到從內(nèi)存中加載的第一個(gè)字。

在我們的例子中，R0 后面的感嘆號(hào)可以省略；如果省略，則地址寄存器不會(huì)被指令更改。也就是說，R0 將繼續(xù)指向數(shù)組中的第一個(gè)整數(shù)。在上面的示例中，我們希望 R0 發(fā)生變化，使其指向下一個(gè)由四個(gè)整數(shù)組成的塊以進(jìn)行下一次迭代，因此我們包含了感嘆號(hào)。

另一條指令是 STMIA，它將幾個(gè)寄存器存儲(chǔ)到內(nèi)存中。在下面的示例中，我們將數(shù)組中的每個(gè)數(shù)字移動(dòng)到下一個(gè)位置；因此，數(shù)組<2,3,5,7>變?yōu)?lt;0,2,3,5>。

請(qǐng)注意 LDMIA 指令如何省略感嘆號(hào)，以便不修改 R0。這樣 STMIA 將存儲(chǔ)到剛剛加載到寄存器中的相同地址范圍內(nèi)。STMIA 指令帶有感嘆號(hào)，因?yàn)楸仨毿薷?R0 以準(zhǔn)備循環(huán)的下一次迭代。

ARM 處理器包括多重加載和多重存儲(chǔ)指令的四種變體；LDM 和 STM 縮寫必須始終表示這四種變體之一。

LDMIA, STMIA 之后遞增：我們從命名地址開始加載，并不斷增加地址。

LDMIB, STMIB 之前的增量：我們開始從比命名地址多四個(gè)的地址開始加載，并不斷增加地址。LDMDA, STMDA 減量后：我們從命名地址開始加載并進(jìn)入遞減地址。

LDMDB、STMDB 遞減前：我們從比指定地址少四個(gè)開始加載到遞減地址。

在所有四種模式中，編號(hào)最高的寄存器始終對(duì)應(yīng)于內(nèi)存中的最高地址。因此，指令 LDMDA R0, { R1-R4 } 會(huì)將 R4 放入由 R0 命名的地址，將 R3 放入 R0 - 4，依此類推。

正如我們將在研究子程序時(shí)看到的那樣，當(dāng)我們想將一塊未使用的內(nèi)存用作堆棧時(shí)，不同的變體特別有用。

部分參考文獻(xiàn)

https://www.cnblogs.com/laojie4321/archive/2012/04/05/2432957.html

http://aratxa.ii.uam.es/~gdrivera/sed/docs/ARMBook.pdf

https://students.mimu.edu.pl/~zbyszek/asm/arm/asm_guide.pdf