Thumb指令集之： Thumb跳转指令

11.3 Thumb跳转指令

Thumb指令集中的跳转指令分以下6种类型。

① 无条件跳转，其跳转空间为±2KB。

② 条件跳转，其跳转空间为±256B。

③ 带返回的跳转指令，其跳转空间为±4MB。

④ 带状态切换的跳转指令（是否进行状态切换可以在程序中设定选择）。

⑤ 带返回和状态切换的跳转指令（是否进行状态切换可以在程序中设定选择）。

⑥ 第二种形式的带返回和状态切换的跳转指令。

下面详细介绍各指令的特点及用途。

11.3.1 跳转指令B

Thumb中有两个分支跳转指令的变体，第一个变体与ARM版本指令相似，可条件执行，跳转被限制在有符号8位立即数所表示的范围内，或者是±256B。第二个变体不可条件执行（没有条件码部分），但扩展了有效跳转范围，跳转范围为有符号11位立即数表示的范围，即±2048B。

条件分支指令是Thumb指令中惟一可以条件执行的指令。

首先来介绍可条件执行的跳转指令B（1）。

（1）编码格式

可条件执行的跳转指令的编码格式如图11.1所示。

图11.1 B（1）指令编码格式

（2）指令的语法格式

B<cond> <target_address>

① <cond>

指定指令的执行条件。条件助记符与ARM中相同。

② <target_address>

指定程序跳转的目标地址。指令通过下面的方法计算目标地址。

· 将指令中包含的8位有符号数左移一位。

· 将结果符号扩展为32位。

· 将得到的值加到PC寄存器中，即得到跳转的目标地址。

有条件的跳转指令可以实现±256B范围的程序跳转。

（3）指令操作的伪代码

if ConditionPass{cond} then

PC=PC+{SignExtend(Signed_immed_8)<<1}

（4）指令的使用

为了得到正确的signed_immed_8，汇编器需要执行以下的操作步骤。

① 首先形成跳转的基地址。该跳转的基地址是跳转指令地址加4。也就是说，跳转指令的基地址即当前程序指针寄存器的值。

② 从跳转的目标地址中减去基地址形成跳转偏移量。该偏移量应为偶数（因为Thumb指令为半字对齐）。

③ 如果跳转偏移量超出-256～+254B范围，汇编器产生一个错误。

④ 将产生的跳转偏移量除以2放入指令编码中的signed_immed_8域。

（5）ARM指令集中的跳转指令

该指令与ARM指令集中B<cond> <target_address>基本相似，所不同的是ARM指令集中，偏移量左移两位而Thumb指令集中偏移量左移一位。另外，处理器在ARM和Thumb状态下所读取的PC值也是不同的。

下面介绍无条件跳转指令B（2）。

（1）编码格式

无条件执行的跳转指令的编码格式如图11.1所示。

图11.2 B（2）指令编码格式

（2）指令的语法格式

B <target_address>

<target_address>

指定程序跳转的目标地址。指令通过下面的方法计算目标地址。

· 将指令中包含的11位有符号数左移一位。

· 将结果符号扩展为32位。

· 将得到的值加到PC寄存器中，即得到跳转的目标地址。

有条件的跳转指令可以实现±2048B范围的程序跳转。

（3）指令操作的伪代码

PC=PC+{SignExtend(Signed_immed_8)<<1}

（4）指令的使用

为了得到正确的signed_immed_11，汇编器需要执行以下的操作步骤。

① 首先形成跳转的基地址。该跳转的基地址是跳转指令地址加4。也就是说，跳转指令的基地址即当前程序指针寄存器的值。

② 从跳转的目标地址中减去基地址形成跳转偏移量。该偏移量应为偶数（因为Thumb指令为半字对齐）。

③ 如果跳转偏移量超出-2048～+2046B范围，汇编器产生一个错误。

④ 将产生的跳转偏移量除以2放入指令编码中的signed_immed_11域。

（5）ARM指令集中的跳转指令

该指令与ARM指令集中B <target_address>基本相似，所不同的是ARM指令集中偏移量左移两位，而Thumb指令集中偏移量左移一位。另外，处理器在ARM和Thumb状态下所读取的PC值也是不同的。

11.3.2 带返回的无条件跳转指令BL

（1）编码格式

带返回的无条件跳转指令的编码格式如图11.3所示。

图11.3 BL指令编码格式

带返回的跳转指令BL提供了一种在Thumb状态下程序间相互调用的方法，当从子程序返回时，通常使用下面的方式之一：

· MOV PC，LR

· BX LR

· POP {pc}

BL指令不可条件执行，可以实现在大约&plusmn;4MB的