Thumb指令集与ARM指令集的区别

标题：Thumb指令集与ARM指令集的区别

2010-06-21 21:43:58

Thumb指令集

Thumb指令可以看做是ARM指令压缩形式的子集，是针对代码密度【1】的问题而提出的，它具有16为的代码密度。Thumb不是一个完整的体系结构，不能指望处理程序只执行Thumb指令而不支持ARM指令集。因此，Thumb指令只需要支持通用功能，必要时，可借助完善的ARM指令集，例如：所有异常自动进入ARM状态。

在编写Thumb指令时，先要使用伪指令CODE16声明，而且在ARM指令中要使用BX指令跳转到Thumb指令，以切换处理器状态。编写ARM指令时，可使用伪指令CODE32声明。

【1】.代码密度：单位存储空间中包含的指令的个数。例如

ARM指令是32位的，而Thumb指令时16位的，如果在1K 的存储空间中，可以放32条ARM指令，就可以放64条Thumb指令，因此在存放Thunb指令时，代码密度高。

Thumb指令集与ARM指令集的区别

Thumb指令集没有协处理器指令、信号量指令以及访问CPSR或SPSR的指令，没有乘加指令及64位乘法指令等，且指令的第二操作数受到限制；除了跳转指令B有条件执行功能外，其他指令均为无条件执行；大多数Thumb数据处理指令采用2地址格式。Thumb指令集与ARM指令集的区别一般有如下几点：

? 跳转指令

程序相对转移，特别是条件跳转与ARM代码下的跳转相比，在范围上有更多的限制，转向子程序是无条件的转移。

? 数据处理指令

数据处理指令是对通用寄存器进行操作，在大多数情况下，操作的结果须放入其中一个操作数寄存器中，而不是第三个寄存器中。

数据处理操作比ARM状态的更少，访问寄存器R8—R15受到一定限制。

（除MOV和ADD指令访问寄存器R8—R15外，其他数据处理指令总是更新CPSR中ALU状态标志）

访问寄存器R8—R15的Thumb数据处理指令不能更新CPSR中的ALU状态标志

? 单寄存器加载和存储指令

在Thumb状态下，单寄存器加载和存储指令只能访问寄存器

R0—R7

? 批量寄存器加载和存储指令

LDM和STM指令可以将任何范围为R0——R7的寄存器子集加载或存储

Thumb指令集与ARM指令集的区别

标题：Thumb指令集与ARM指令集的区别 2010-06-21 21:43:58 Thumb指令集 Thumb指令可以看做是ARM指令压缩形式的子集，是针对代码密度【1】的问题而提出的，它具有16为的代码密度。Thumb不是一个完整的体系结构，不能指望处理程序只执行Thumb指令而不支持ARM指令集。因此，Thumb指令只需要支持通用功能，必要时，可借助完善的ARM指令集，例如：所有异常自动进入ARM状态。 在编写Thumb指令时，先要使用伪指令CODE16声明，而且在ARM指令中要使用BX指令跳转到Thumb指令，以切换处理器状态。编写ARM指令时，可使用伪指令CODE32声明。 【1】.代码密度：单位存储空间中包含的指令的个数。例如 ARM指令是32位的，而Thumb指令时16位的，如果在1K 的存储空间中，可以放32条ARM指令，就可以放64条Thumb指令，因此在存放Thunb指令时，代码密度高。 Thumb指令集与ARM指令集的区别 Thumb指令集没有协处理器指令、信号量指令以及访问CPSR或SPSR的指令，没有乘加指令及64位乘法指令等，且指令的第二操作数受到限制；除了跳转指令B有条件执行功能外，其他指令均为无条件执行；大多数Thumb数据处理指令采用2地址格式。Thumb指令集与ARM指令集的区别一般有如下几点： ? 跳转指令 程序相对转移，特别是条件跳转与ARM代码下的跳转相比，在范围上有更多的限制，转向子程序是无条件的转移。 ? 数据处理指令

数据处理指令是对通用寄存器进行操作，在大多数情况下，操作的结果须放入其中一个操作数寄存器中，而不是第三个寄存器中。 数据处理操作比ARM状态的更少，访问寄存器R8—R15受到一定限制。 （除MOV和ADD指令访问寄存器R8—R15外，其他数据处理指令总是更新CPSR中ALU状态标志） 访问寄存器R8—R15的Thumb数据处理指令不能更新CPSR中的ALU状态标志 ? 单寄存器加载和存储指令 在Thumb状态下，单寄存器加载和存储指令只能访问寄存器 R0—R7 ? 批量寄存器加载和存储指令 LDM和STM指令可以将任何范围为R0——R7的寄存器子集加载或存储

Thumb指令集中关于IT指令的使用

ARM处理器架构的Thumb指令集中关于IT指令的使用 在ARMv6T2以及ARMv7架构扩展了Thumb指令集，其中加入了IT指令，进一步增强了代码的紧凑性。 Thumb中有一个比较有意思的指令——IT，这条指令用于根据指定的条件来执行后面相继的四条指令。当然，Thumb-2中大部分算术逻辑指令都含有带条件执行的特征，不过Thumb-2是32位的。如果你需要更紧凑的指令，那么使用Thumb结合ThumbEE来做带条件的指令执行还是不错的选择。Thumb本身不具备带条件指令执行的特性。 IT指令的描述为：IT{{{}}} 其中，表示第二条指令的条件；表示第三条指令的条件；表示第四条指令的条件。是条件操作数，表示第一条指令的条件。 、、的标识其实就两种符号——T或E。T表示Then，表示相应的指令所满足的条件与一致；E表示else，表示相应的指令所满足的条件与完全相反。因此，对于第一条指令而言，总是为T的，因此不需要在IT中显示给出，它直接对应于的条件。 另外，在IT块中不能再使用IT指令。即，相继的四条指令中不允许出现IT指令。 下面给出一些示例代码： // // hi.s // test // // Created by zenny_chen on 13-5-8. // Copyright (c) 2013年 zenny_chen. All rights reserved. // .text .align 4 .globl _ThumbEETest, _ThumbEETest2 .thumb .thumb_func _ThumbEETest: eor r1, r1, r1 eor r2, r2, r2 eor r3, r3, r3 eor r12, r12, r12

Thumb指令集和ARM指令集的对比

Thumb指令集和ARM指令集的对比 Thumb指令 Thumb指令可以看做是ARM指令压缩形式的子集，是针对代码密度的问题而提出的，它具有16位的代码密度。Thumb不是一个完整的体系结构，不能指望处理程序只执行Thumb指令而不支持ARM指令集。因此，Thumb指令只需要支持通用功能，必要时，可借助完善的ARM指令集，例如：所有异常自动进入ARM状态。 在编写Thumb指令时，先要使用伪指令CODE16声明，而且在ARM指令中要使用BX指令跳转到Thumb指令，以切换处理器状态。编写ARM指令时，可使用伪指令CODE32声明。 代码密度：单位存储空间中包含的指令的个数。例如 ARM指令是32位的，而Thumb指令时16位的，如果在1K的存储空间中，可以放32条ARM指令，就可以放64条Thumb指令，因此在存放Thunb 指令时，代码密度高。 Thumb指令集与ARM指令集的区别 Thumb指令集不是完整的指令集，它是ARM指令集的子集。但是Thumb 指令具有更高的代码密度，即占用存储空间小，仅为ARM代码规格的65%，但其性能却下降的很少。所以，Thumb指令集使ARM处理器能应用到有限的存储带宽，并且，代码密度要求很高的嵌入式系统中去。Thumb指令集没有协处理器指令、信号量指令以及访问CPSR或SPSR的指令，没有乘加指令及64位乘法指令等，且指令的第二操作数受到限制；除了跳转指令B有条件执行功能外，其他指令均为无条件执行；大多数Thumb数据处理指令采用2地址格式。Thumb指令集与ARM指令集的区别一般有如下几点： 1. 跳转指令 程序相对转移，特别是条件跳转与ARM代码下的跳转相比，在范围上有更多的限制，转向子程序是无条件的转移。 2. 数据处理指令 数据处理指令是对通用寄存器进行操作，在大多数情况下，操作的结果须放入其中一个操作数寄存器中，而不是第三个寄存器中。 数据处理操作比ARM状态的更少，访问寄存器R8—R15受到一定限制。 （除MOV和ADD指令访问寄存器R8—R15外，其他数据处理指令总是更新CPSR中ALU状态标志）访问寄存器R8—R15的Thumb数据处理指令不能更新CPSR中的ALU状态标志。 3. 单寄存器加载和存储指令 在Thumb状态下，单寄存器加载和存储指令只能访问寄存器R0—R7 4. 批量寄存器加载和存储指令 LDM和STM指令可以将任何范围为R0——R7的寄存器子集加载或存 储。 PUSH 和POP 指令使用堆栈指令R13 作为基址实现满递减堆栈.除 R0~R7 外,PUSH 指令还可以存储链接寄存器R14,并且POP 指令可以加载

cortex_M3 ARM_n_Thumb2指令集速查卡

ARM?和 Thumb?-2 指令集 快速参考卡 表关键字 Rm {, }请参阅表寄存器，可选择移动常数个位 请参阅表灵活的操作数 2。移位和循环移位只可用于 Operand2。以逗号隔开的寄存器列表，括在大括号 { 和 } 内。 请参阅表PSR 域。作为，不能包含 PC。 CPSR（当前处理器状态寄存器）或 SPSR（保存的处理器状态寄存器）作为，包含 PC。 C*，V*在体系结构 v4 及其更早版本中，标记不可预知；在体系结构 v5 及其以后版本中，标记保持不变。+/-+ 或 -￡ （+ 可省略。） 可为 Rs 或一个直接移位值。每种移位类型的允许值与请参阅表ARM 体系结构版本。 表寄存器，可选择移动常数个位中的相同。中断标记。一个或多个a、i、f（中止、中断、快速中断）。 x、y B 或 T，B 表示半寄存器 [15:0]，T 表示半寄存器 [31:16]。请参阅表处理器模式 ARM：32 位常数，由 8 位值向右循环移偶数位生成。SPm所指定的处理模式的 SP Thumb：32 位常数，由 8 位值左移任意位生成，位域的最低有效位。 格式模式为 0xXYXYXYXY、0x00XY00XY 或 0xXY00XY00。位域宽度， + 必须小于或等于 32。 请参阅并行指令的前缀{X}如果有 X，则 RsX 为 Rs 循环 16 位生成。否则，RsX 为 Rs。 {IA|IB|DA|DB}之后增加、之前增加、之后减小、之前减小。{!}如果有 !，则在数据传送完毕后更新基址寄存器（前变址）。 IB和DA不可用于 Thumb 状态下。如果省略，则缺省时为IA。{S}如果有 S，则更新条件标记。 B、SB、H或SH，含义分别为字节、有符号字节、半字和有符号半字。{T}如果有 T，则带有用户模式特权。 SB和SH不可用于STR指令。{R}如果存在 R，则对结果进行舍入，否则将其截断。 运算汇编程序S 更新操作注释加法加法ADD{S} Rd, Rn, N Z C V Rd := Rn + Operand2N 带进位ADC{S} Rd, Rn, N Z C V Rd := Rn + Operand2 + 进位N 宽T2ADD Rd, Rn, #Rd := Rn + imm12，imm12 的范围为 0-4095T、P 饱和 {加倍}5E Q{D}ADD Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm + Rn) 加倍：Rd := SAT(Rm + SAT(Rn * 2))Q 寻址PC 相对的寻址ADR Rd, Rd := ，有关 相对于当前指令的范围，请参阅注释 L N、L 减法减法SUB{S} Rd, Rn, N Z C V Rd := Rn - Operand2N 带进位SBC{S} Rd, Rn, N Z C V Rd := Rn - Operand2 - NOT（进位）N 宽T2SUB Rd, Rn, #N Z C V Rd := Rn - imm12，imm12 的范围为 0-4095T、P 反向减法RSB{S} Rd, Rn, N Z C V Rd := Operand2 - Rn N 带进位反向减法RSC{S} Rd, Rn, N Z C V Rd := Operand2 - Rn - NOT（进位）A 饱和 {加倍}5E Q{D}SUB Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm - Rn)加倍：Rd := SAT(Rm - SAT(Rn * 2))Q 从异常中返回，无出栈。SUBS PC, LR, #PC = LR - imm8，CPSR = SPSR（当前模式），imm8 的范围为 0-255。T 并行算法半字方式加法6ADD16 Rd, Rn, Rm Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[31:16]，Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[15:0]G 半字方式减法6SUB16 Rd, Rn, Rm Rd[31:16] := Rn[31:16] - Rm[31:16]，Rd[15:0] := Rn[15:0] - Rm[15:0]G 字节方式加法6ADD8 Rd, Rn, Rm Rd[31:24] := Rn[31:24] + Rm[31:24]，Rd[23:16] := Rn[23:16] + Rm[23:16]， Rd[15:8] := Rn[15:8] + Rm[15:8]，Rd[7:0] := Rn[7:0] + Rm[7:0] G 字节方式减法6SUB8 Rd, Rn, Rm Rd[31:24] := Rn[31:24] - Rm[31:24]，Rd[23:16] := Rn[23:16] - Rm[23:16]， Rd[15:8] := Rn[15:8] - Rm[15:8]，Rd[7:0] := Rn[7:0] - Rm[7:0] G 交换半字，半字方式加法，半字方式减法6ASX Rd, Rn, Rm Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[15:0]，Rd[15:0] := Rn[15:0] - Rm[31:16]G 交换半字，半字方减法，半字方式加法6SAX Rd, Rn, Rm Rd[31:16] := Rn[31:16] - Rm[15:0]，Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[31:16]G 差值的绝对值无符号求和6USAD8 Rd, Rm, Rs Rd := Abs(Rm[31:24] - Rs[31:24]) + Abs(Rm[23:16] - Rs[23:16]) + Abs(Rm[15:8] - Rs[15:8]) + Abs(Rm[7:0] - Rs[7:0])差值的绝对值无符号求和，再累加6USADA8 Rd, Rm, Rs, Rn Rd := Rn + Abs(Rm[31:24] - Rs[31:24]) + Abs(Rm[23:16] - Rs[23:16]) + Abs(Rm[15:8] - Rs[15:8]) + Abs(Rm[7:0] - Rs[7:0]) 饱和有符号饱和字，右移6SSAT Rd, #, Rm{, ASR }Rd := SignedSat((Rm ASR sh), sat)。的范围为 1-32，的范围为 1-31。Q、R 有符号饱和字，左移6SSAT Rd, #, Rm{, LSL }Rd := SignedSat((Rm LSL sh), sat)。的范围为 1-32，的范围为 0-31。Q 有符号饱和两个半字6SSAT16 Rd, #, Rm Rd[31:16] := SignedSat(Rm[31:16], sat)， Rd[15:0] := SignedSat(Rm[15:0], sat)。的范围为 1-16。 Q 无符号饱和字，右移6USAT Rd, #, Rm{, ASR }Rd := UnsignedSat((Rm ASR sh), sat)。的范围为 0-31，的范围为 1-31。Q、R 无符号饱和字，左移6USAT Rd, #, Rm{, LSL }Rd := UnsignedSat((Rm LSL sh), sat)。的范围为 0-31，的范围为 0-31。Q 无符号饱和两个半字6USAT16 Rd, #, Rm Rd[31:16] := UnsignedSat(Rm[31:16], sat)， Rd[15:0] := UnsignedSat(Rm[15:0], sat)。范围为 0-15。 Q

ARM Thumb指令集详解

ARM Thumb指令集详解ARM Thumb指令集详解2010-04-27 12：30来源：MCU嵌入式领域 ARM Thumb指令集Thumb指令可以看作是ARM指令压缩形式的子集，是针 对代码密度的问题而提出的，它具有16位的代码密度。Thumb不是一个完整的 体系结构，不能指望处理只执行Thumb指令而不支持ARM指令集。因此，Thumb 指令只需要支持通用功能，必要时可以借助于完善的ARM指令集，比如，所有 异常自动进入ARM状态。在编写Thumb指令时，先要使用伪指令CODE16声明，而且在ARM指令中要使用BX指令跳转到Thumb指令，以切换处理器状态。编写ARM指令时，则可使用伪指令CODE32声明。1 Thumb指令集与ARM指令集的区 别Thumb指令集没有协处理器指令，信号量指令以及访问CPSR或SPSR的指令，没有乘加指令及64位乘法指令等，且指令的第二操作数受到限制；除了跳转指令B有条件执行功能外，其它指令均为无条件执行；大多数Thumb数据处理指 令采用2地址格式。Thumb指令集与ARM指令的区别一般有如下几点：跳转指 令程序相对转移，特别是条件跳转与ARM代码下的跳转相比，在范围上有更多 的限制，转向子程序是无条件的转移。数据处理指令数据处理指令是对通用寄 存器进行操作，在大多数情况下，操作的结果须放入其中一个操作数寄存器中，而不是第3个寄存器中。数据处理操作比ARM状态的更少，访问寄存器R8~R15 受到一定限制。除MOV和ADD指令访问器R8~R15外，其它数据处理指令总是更新CPSR中的ALU状态标志。访问寄存器R8~R15的Thumb数据处理指令不能更 新CPSR中的ALU状态标志。单寄存器加载和存储指令在Thumb状态下，单寄存器加载和存储指令只能访问寄存器R0~R7。批量寄存器加载和存储指令LDM和STM指令可以将任何范围为R0~R7的寄存器子集加载或存储。PUSH和POP指令 使用堆栈指令R13作为基址实现满递减堆栈。除R0~R7外，PUSH指令还可以存 储链接寄存器R14，并且POP指令可以加载程序指令PC。2 Thumb存储器访问 指令Thumb指令集的LDM和SRM指令可以将任何范围为R0~R7的寄存器子集加 载或存储。批量寄存器加载和存储指令只有LDMIA、STMIA指令，即每次传送先加载/存储数据，然后地址加4。对堆栈处理只能使用PUSH指令及POP指令。 表A-9给出Thumb存储器访问指令。

自己归纳整理的ARM THUMB指令机器码表

有个项目需要分析ARM THUMB指令的机器码，网上没有搜索到整理好的机器码表，只好自己把相关指令的机器码归纳整理出来，这里分享给大家。THUMB指令并不多，只有六十多条，这个数字真的是非常了不起，51都一百三十多条呢。 可能这张表对于大多数朋友都用不到，毕竟要深入到机器码这一层的机会还是比较少，我想能到这一步的朋友一定对ARM指令有了足够的理解，所以就不对注释做另外的说明，相信你一看就懂。 呵呵，如果你用上了这张表，记得在内心感谢我一下，这可是我从《Addison Wesley - ARM Architecture Reference Manual (2nd Edition)》中一条一条摘录出来的。 v is immed_value n is Rn m is Rm s is Rs r is register_list c is condition 表一：按指令字母升序排列 0100 0001 01mm mddd -- ADC Rd,Rm 0001 110v vvnn nddd -- ADD Rd,Rn,#immed_3 0011 0ddd vvvv vvvv -- ADD Rd,#immed_8 0001 100m mmnn nddd -- ADD Rd,Rn,Rm 0100 0100 hhmm mddd -- ADD Rd,Rm h1h2,h1 is msb for Rd,h2 is msb for Rm 1010 0ddd vvvv vvvv -- ADD Rd,PC,#immed_8*4 1010 1ddd vvvv vvvv -- ADD Rd,SP,#immed_8*4 1011 0000 0vvv vvvv -- ADD SP,#immed_7*4 0100 0000 00mm mddd -- AND Rd,Rm 0001 0vvv vvmm mddd -- ASR Rd,Rm,#immed_5 0100 0001 00ss sddd -- ASR Rd,Rs 1101 cccc vvvv vvvv -- Bcc signed_immed_8 1110 0vvv vvvv vvvv -- B signed_immed_11 0100 0011 10mm mddd -- BIC Rd,Rm 1011 1110 vvvv vvvv -- BKPT immed_8 111h hvvv vvvv vvvv -- BL(X) immed_11 0100 0111 1hmm mSBZ -- BLX Rm 0100 0111 0Hmm mSBZ -- BX Rm 0100 0010 11mm mnnn -- CMN Rn,Rm 0010 1nnn vvvv vvvv -- CMP Rn,#immed_8 0100 0010 10mm mnnn -- CMP Rn,Rm 0100 0101 hhmm mnnn -- CMP Rn,Rm 0100 0000 01mm mddd -- EOR Rd,Rm 1100 1nnn rrrr rrrr -- LDMIA Rn!,reg_list 0110 1vvv vvnn nddd -- LDR Rd,[Rn+#immed_5*4] 0101 100m mmnn nddd -- LDR Rd,[Rn,Rm]