Thumb多寄存器数据存取指令

凌阳教育

在Thumb多寄存器数据存取指令中，LDM和STM将任何范围为R0~R7的寄存器子集从存储器以及存储到存储器中。PUSH和POP指令使用堆栈指针作为基址实现满递减堆栈。除了可传送R0~R7外，PUSH还可用于存储链接寄存器LR，并且POP可用于加载程序指针PC（R15）。

和ARM指令一样，Thumb多寄存器数据存取指令可用于过程调用与返回以及存储器块拷贝。但为了编码的紧凑性，着2种用法由分开的指令实现，其寻址方式的数量也有所限制。在其他方面这些指令的性质与等价的ARM指令相同。

二进制编码

Thumb多寄存器存取指令的二进制编码如图：

file:///C:/Users/xin.jin/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.gif

说明

指令的块拷贝形式只有使用LDMIA和STMIA寻址模式，即Thumb指令集使用LDM和STM指令进行多寄存器的加载和存储操作时，LDM和STM指令必须包括后缀，而且只有IA一个后缀。Lo寄存器中的任何一个可作为基址寄存器。寄存器列表可以是这些寄存器的任意子集，因为总是选择回写，所以寄存器列表中不应包括基址寄存器。

堆栈形式使用指令PUSH和POP，并使用SP作为基址寄存器，并且也总是使用回写。堆栈的模式也固定为满栈递减。寄存器列表除了可以是8个Lo寄存器外，链接寄存器LR可出现在PUSH指令中，PC可出现在POP指令中，以优化过程调用及返回程序。

汇编格式

<reglist>是寄存器列表，寄存器范围是R0~R7。

LDMIA        Rn！，{<reglist>}

STMIA        Rn！，{<reglist>}

POP             {<reglist>{，PC}}

PUSH          {<reglist>{，PC}}        //该类指令中仅有寄存器列表，默认的基址寄存器

                                                      //为R13

下面分别介绍多寄存器传送指令LDMIA和STMIA，堆栈指令PUSH和POP.

(1)
LDMIA和STMIA

加载和存储多个寄存器。

句法

Op  Rn！，{reglist}

其中：reglist为低寄存器（R0~R7）或低寄存器范围的、用逗号隔开的列表。

注意：列表中至少应有一个寄存器。

用法

寄存器以寄存器编号顺序加载或存储。编号最低的寄存器在Rn的初始地址中。Rn的值以reglist中寄存器个数的4倍增加。若Rn在寄存器列表中，则

对于LDMIA指令，Rn的最终值是加载的值，不是增加后的地址。

对于STMIA指令，Rn的存储值有如下2种情况：若Rn是寄存器列表中最低数据的寄存器，则Rn存储的值为Rn的初值；其他情况则不可预知。

例子

LDMIA          R3!,{R0，R4}

LDMIA          R5!,{R0-R7}

STMIA          R0!,{R6，R7}

STMIA          R3!,{R3，R5，R7}

（2）PUSH和POP

低寄存器和可选的LR进栈，以及低寄存器和可选的PC出栈。

句法

PUSH     {reglist}  POP {reglist}

PUSH     {reglist，LR}       POP {reglist，PC}

其中：reglist为低寄存器（R0~R7）的全部子集的列表。句法说明中的括号是指令格式的一部分。它们不代表指令列表可选。列表中至少必须有一个寄存器。

用法

Thumb堆栈时满递减堆栈。堆栈向下增长，且SP指向堆栈的最后入口。寄存器以数字顺序存储在堆栈中。编号最低的寄存器其地址最低。

POP{reglist，PC}

这条指令引起处理器转移到从堆栈弹出给PC的地址。这通常是从子程序返回，其中LR在子程序开头压进堆栈。该指令不影响条件码标志。

例子

PUSH            {R0，R3，R5}

PUSH            {R1，R4-R7}               ;R1，R4~R7堆栈

PUSH            {R0，LR }

POP            {R2，R5}

POP            {R0-R7，PC}               ;出栈，并从子程序返回

（1）
等价的ARM指令

对于前2种块格式，等价的ARM指令有相同的汇编格式。在后2种指令格式中，要以合适的寻址模式来代替POP和PUSH。

块拷贝

LDMIA          Rn！，{<reglist>}

STMIA          Rn！，{<reglist>}

POP

LDMFD         SP!,{<reglist>{,PC}}

PUSH

STMIA          SP!,{<reglist>{,LR}}                  //PC不能进栈，不能弹出到LR

注意

基址寄存器必须是字对齐的，否则一些系统将忽略地址值的低2位，而另一些系统会产生未对齐访问异常。

由于所有这些指令都采用基址回写，因此基址寄存器不应出现在寄存器列表中。

编码后reglist即指令中的位[0:7],它的每一位对应一个寄存器，如位0指示R0寄存器是否传送，送1控制R1等。在POP和PUSH指令中，R位控制PC核LR。

在V5T结构中，装载PC的最低位更新Thumb位，因此可直接返回到Thumb或ARM调用程序。

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