数据传送指令之：单寄存器的Load/Store指令

5.3 单寄存器的Load/Store指令

Load/Store内存访问指令在ARM寄存器和存储器之间传送数据。ARM指令中有3种基本的数据传送指令。

① 单寄存器Load/Store指令（Single Register）

这些指令在ARM寄存器和存储器之间提供更灵活的单数据项传送方式。数据项可以是字节、16位半字或32位字。

② 多寄存器Load/Store内存访问指令

这些指令的灵活性比单寄存器传送指令差，但可以使大量的数据更有效地传送。它们用于进程的进入和退出、保存和恢复工作寄存器以及拷贝存储器中的一块数据。

③ 单寄存器交换指令（Single Register Swap）

这些指令允许寄存器和存储器中的数值进行交换，在一条指令中有效地完成Load/Store操作。它们在用户级编程中很少用到。它的主要用途是在多处理器系统中实现信号量（Semaphores）的操作，以保证不会同时访问公用的数据结构。

5.3.1 字数据传送指令

这种指令用于把单一的数据传入或者传出一个寄存器。支持的数据类型有字节（8位）、半字（16位）和字（32位）。

表5.1总结了所有单寄存器的Load/Store指令。

表5.1 单寄存器Load/Store指令

1．LDR指令

（1）指令编码格式

LDR指令用于从内存中将一个32位的字读取到目标寄存器。

指令的编码格式如图5.3所示。

图5.3 LDR指令编码格式

LDR指令根据addr_mode>所确定的地址模式将一个32位字读取到指令中的目标寄存器Rd>。如果指令中的寻址方式确定的地址不是字对齐的，则读出的数值要进行循环右移。所移位数为寻址方式确定的地址bits[1∶0]8的倍，也就是说处理器将取到的数值作为字的最低位处理。

如果设置了L位，则进行装载，否则进行存储。

如果设置了P位，则使用预先变址寻址，否则使用过后变址寻址。

如果设置了U位，则给出的偏移量被加到基址寄存器上，否则从中减去偏移量。

如果设置了B位，传送内存的一个字节，否则传送一个字。这在助记符末尾添加后缀“B”，如MOV r7，r5变为MOVB r7，r5。

W位的解释依赖于使用的地址模式。

· 对于预先变址寻址，设置W位强制把它用做地址转换的最终地址写回基址寄存器中（例如，传送的副作用是Rn:= Rn +/-offset。这在汇编器中表示为给指令加上后缀“!”。)。

· 对于过后变址寻址，地址总是写回，设置 W 位指示在进行传送之前强制地址转换。这在汇编器中表示为给指令加上后缀“T”。

当PC作为LDR的目的寄存器Rd>时，从存储器取得的数据将被当作目标地址值，程序将跳转到目标地址开始执行。

（2）指令的语法格式

LDR{cond>} Rd>，addr_mode>

① cond>

为指令编码中的条件域。它指示LDR指令在什么条件下执行。当cond>忽略时，指令为无条件执行（cond=AL（Alway））。

② Rd>

确定使用哪个通用寄存器作为目标寄存器。

③ addr_mode>

它确定了指令编码中的I、P、U、W、Rn和addr_mode>位。所有的寻址模式中，都会确定一个基址寄存器Rn。

（3）指令操作的伪代码

指令操作的伪代码如下面程序段所示。

If ConditionPassed{cond} then

If address[1:0] == 0b00 then

Value = Memory[address,4]

Else if address[1:0] == 0b01 then

Value = Memory[address,4] Rotate_Right 8

Else if address[1:0] == 0b10 then

Value = Memory[address,4] Rotate_Right 16

Eles /* address[1:0] == 0b11*/

Value = Memory[address,4] Rotate_Right 24

If (Rd is R15) then

If (architecture version 5 or above) then

PC = value AND 0xfffffffe

T Bit = value[0]

Else

PC = value AND 0xfffffffc

Else

Rd = value

（4）指令举