协处理器及其他指令之：交换指令

9.4 交换指令

交换指令是load/Store指令的一种特殊形式。该指令将一个存储器单元内容与指定的寄存器内容相交换。交换指令为进程间同步提供了一种方便的解决途径。该指令产生一对原子Load/Store操作（an atomic load and store operation），该操作发生在一个连续的总线操作中，在操作期间阻止其他任何指令对该存储单元的读/写。

表9.3总结了ARM的交换指令。

表9.3 交换指令

9.4.1 寄存器和存储器字数据交换指令SWP

1．指令编码格式

寄存器和存储器字交换指令SWP（Swap）用于将一个内存单元（该单元地址放在寄存器Rn中）的内容读取到一个寄存器Rd中，同时将另一个寄存器Rm的内容写入到该内存单元中。

指令的编码格式如图9.10所示。

图9.10 SWP指令编码格式

2．指令的语法格式

SWP{<cond>} <Rd>，<Rm>，[<Rn>]

① <cond>

为指令编码中的条件域。它指示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>

确定指令的目标寄存器。

③ <Rm>

该寄存器包含将要被存储到内存单元中的数据。

④ <Rn>

内存单元地址寄存器。

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 Rn[1:0]==0b00 then

Temp=memory[Rn,4]

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

Temp= memory[Rn,4] Rotate_Right 8

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

Temp= memory[Rn,4] Rotate_Right 16

Else /* Rn[1:0]==0b01 then */

Temp= memory[Rn,4] Rotate_Right 24

Memory[Rn,4]=Rm

Rd=temp

4．指令举例

（1）将r1的内容与r0指向的存储单元的内容进行交换。

SWP r1，r1，[r0]

（2）使用SWP指令进行信号量操作。

SEM EQU 0x10002000

……

WAIT_SEM

MOV r0，＃0 ;

LDR r0，=SEM ;

SWP r1，r1，[r0] ;取出信号量

CMP r1，＃0 ;判断是否有信号

BEQ WAIN_SEM ;若没有，继续等待

9.4.2 寄存器和存储器字节数据交换指令SWPB

1．指令编码格式

寄存器和存储器字节交换指令SWPB（Swap Byte）。将内存单元中一个字节的内容和寄存器内容进行交换。详情请参见SWP指令。

指令的编码格式如图9.11所示。

图9.11 SWPB指令编码格式

2．指令的语法格式

SWP{<cond>}B <Rd>，<Rm>，[<Rn>]

① <cond>

为指令编码中的条件域。它指示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>

确定指令的目标寄存器。

③ <Rm>

该寄存器包含将要被存储到内存单元中的数据。

④ <Rn>

内存单元地址寄存器。

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

Temp=Memory[Rn,1]

Memory[Rn,1]=Rm[7:0]

Rd=temp

4．指令举例

参见SWP指令。