Thumb转移指令之一

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在ARM指令集中已介绍过多种形式的转移指令和转移链接指令以及用于ARM和Thumb状态切换的跳转指令。

ARM指令有一个大的偏移域，这不可能在16位Thumb指令格式中表示。为此Thumb指令集有多种方法实现其子功能。

Thumb转移指令二进制编码如图所示。

转移指令的典型用法有：

短距离条件转移指令可用于控制循环的退出。

中等距离的无条件转移指令用于实现goto功能。

长距离的转移指令用于子程序调用。

Thumb指令集对每种情况采用不同的指令模式，分别如图所示。前2种转移格式是条件域和偏移长度的折中。第一种格式中条件域与ARM指令相同。前2种格式的偏移值都左移一位，以实现半字对齐，并符号扩展到32位。格式中，Thumb采用2种这样格式的指令组合成22位半字偏移并符号扩展为32位，使指令转移范围为±4MB。这是因为专一指令链接子程序通常需要一个大的范围，很难用16位指令格式实现。为了使者2条指令相互独立，使它们之间也能响应中断等，所以将链接寄存器LR作为暂存器使用。LR在这2条指令执行完后会被覆盖，因此LR中不能装有有效内容。这个指令对的操作为：

(H=0)            LR<-PC+(偏移量左移12后符号扩展至32位)；

(H=1)            PC<-LR+(偏移量左移1位)；LR<-oldPC+3

这里，oldPC是第2条指令的地址；加3使产生的地址指向下一条指令并且使最低位置位以指示这是一个Thumb程序。用格式（3a）的指令代替上面的第2步就可实现BLX指令。格式（3a）只在V5T结构中有效。它使用与上面的BL指令同样的第1步：

（BL，H=0）       LR<-PC+（偏移量左移12后符号扩展至32位）；

（BLX）              PC<-LR+(偏移量左移1位)&0xFFFFFFFC；LR<- oldPC+3，清Thumb指示位。

应注意，该形式的指令转移的目标是ARM指令，偏移地址只需要10位，而且必须对PC值的位1进行清0操作。格式（4）直接对应ARM指令B{L}X，不同之处是，BLX指令中R14值为后续指令地址加1，以指示是被Thumb代码调用。指令中H置1时，选择高8个寄存器（R8~R15）。

汇编格式

B                   <cond><lable>       ;格式（1）
目标位Thumb代码

B                   <lable>                 ;格式（2）
目标为Thumb代码

BL                 <lable>                 ;格式（3）
目标为Thumb代码

BLX              <lable>                 ;格式（3a）
目标为ARM代码

B{L}X           Rm                       ;格式（4）
目标位ARM或Thumb代码

转移链接产生两条格式（3）指令。格式（3）指令必须成对出现而不能单独使用。同样，BLX产生一条格式（3）指令和一条指令（3a）指令。汇编器根据当前指令地址、目标指令标识符的地址以及对流水线行为的微调，计算出应插入指令中相应的偏移量。若转移目标不在寻址范围内，则给出错误信息。

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