数据处理指令

更新时间:2022-08-25 13:44

指令是一系列二进制代码,是对计算机进行程序控制的最小单位,是计算机所能识别并执行某种操作的命令。在计算机科学中,指令按其功能,主要分为两类:一为数据处理指令,一为程序控制指令。数据处理指令是指对寄存器的内容进行操作,而不能对内存中的数据进行操作的指令。

简介

计算机指令,就是指挥机器工作的指示和命令,程序就是一系列按一定顺序排列的指令,执行程序的过程就是计算机的工作过程。每一台计算机均有自己的特定的指令系统,其指令内容和格式有所不同。数据处理指令是指对寄存器中的数据进行操作指令。数据处理指令可分为数据传送指令、算术逻辑运算指令和比较指令等。数据传送指令用于在寄存器和存储器之间进行数据的双向传输。算术逻辑运算指令完成常用的算术与逻辑的运算,该类指令不但将运算结果保存在目的寄存器中,同时更新CPSR中的相应条件标志位。比较指令不保存运算结果,只更新CPSR中相应的条件标志位。

常见数据处理指令

MOV:数据传送指令。

MVN:数据取反传送指令。

CMP:比较指令。

CMN:反值比较指令。

TST:位测试指令。

TEQ:相等测试指令。

ADD:加法指令。

ADC:带进位加法指令。

SUB:减法指令。

SBC:带借位减法指令。

RSB:逆向减法指令。

RSC:带借位的逆向减法指令。

AND:逻辑与指令。

ORR:逻辑或指令。

EOR:逻辑异或指令。

BIC:位清除指令。

数据传送指令

最常用的就是MOV指令了,语法格式如下:

MOV{}{S} ,

MOV指令将表示的数据传送到目标寄存器Rd中,若指令中带有S标志,则根据操作结果更新CPSR中的N、Z、C位。

MVN传送指令

MVN{}{S} ,

与MOV指令类似,MVN表示将数据的反码传送到目标寄存器,并根据情况更新CPSR中的N、Z、C位。

MRS指令

MRS{} , CPSR

从指令语法中,我们能够猜测出该指令是对CPSR寄存器进行操作的指令,它的主要功能是将状态寄存器中的内容传送到能用寄存器中。

MSR指令

MSR CPSR_,

MSR SPSR_,

指的是状态寄存器中需要操作的位。状态寄存器的32位可以分为4个8位的域:0-7位为控件位域,用c表示,8-15位为扩展位域,用x表示,16-23位为状态位域,用s表示,24-31位为条件标志位域,用f表示。

MSR指令的功能是将数据传送到状态寄存器中。MSR与MRS指令通过读出-修改-写回操作,用于恢复或者改变状态寄存器的内容。

MRS R0, CPSR ;读取CPSR

BIC R0, R0, #0x1F ;修改,去除当前处理器模式

ORR R0, R0, #0x13 ;修改,设置特权模式

MSR CPSR_c, R0 ;写回,仅仅修改CPSR中的控制位域

BIC位清除指令

BIC{}{S} , ,

BIC指令将表示的数值与寄存器的值的反码按位做逻辑与操作,并把结果保存到目标寄存器中。

比较指令

CMP比较指令

CMP{} ,

CMP指令从寄存器Rn中减去表示的数值,根据操作的结果更新CPSR中的相应的条件标志位,后面的指令就可以根据CPSR中相应的位来判断是否执行了。

CMN基于相反数的比较指令

CMN{} ,

CMN指令将寄存器Rn中的值加上表示的数值,根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。与CMP指令相比,就可以理解CMN为什么叫基于相反数的比较指令了。

TST位测试指令

TST{} ,

TST指令将表示的数值与Rn中的值按位做逻辑与运算,根据操作的结果更新CPSR中的条件标识位。TST指令通常用于测试寄存器中某些位是1还是0。

TEQ相等测试指令

TEQ{} ,

TEQ指令将表示的数值与寄存器的值做逻辑异或操作,根据操作的结果更新CPSR中的条件标志位。TEQ通常用于比较两个数是否相等,与CMP/CMN操作相比,TEQ操作通常不影响CPSR中的V、C位。

算术逻辑指令

算术指令

加法指令ADD

{}{S} , , ;加法指令

ADC{}{S} , , ;带位加法指令

ADD指令将Rn中的值与表示的值相加,并将结果保存到目标寄存器Rd中。

ADC指令将Rn中的值与表示的值相加,再加上CPSR中的C条件标志位的值,并将结果保存到目标寄存器中。

ADD指令与ADC指令联合使用,可以实现两个64位的操作数据相加,代码如下:

ADDS R4, R0, R2 ;两个64位数R1R0与R3R2,先将两个数的低位相加,结果保存在R4中,如有进位,保存在CPSR的C位中

ADC R5, R1, R3 ;再将两个数的高位相加,并加上低位相加的进位,结果保存在R5中,R5R4则表示这两个64位数相加的结果

减法指令SUB

{}{S} , , ; 减法指令

SBC{}{S} , , ;带位减法指令同加法指令类似,减法指令也有带位与不带位两条指令,用法也非常类似,同样也可用作64位数的减法:

SUBS R4, R0, R2

SBC R5, R1, R3

逆向减法指令

RSB{}{S} , , ;逆向减法指令

RSC{}{S} , , ;带位逆向减法指令

逆向减法指令也是实现了两个操作数据的减法,与减法指令不同的是,逆向减法指令是从表示的数中减去寄存器Rn的值,Rd中保存操作的结果。

乘法指令

MUL{}{S} , ,

MLA{}{S} , , ,

MUL实现两个32位数Rm与Rs的乘积,并将结果保存到Rd中。

MLA实现两个32位数Rm与Rs的乘积,再将乘积加上Rn后保存到Rd中。

逻辑操作指令

AND与操作指令

AND{}{S} , ,

AND指令将表示的值与Rn的值按位做逻辑与操作,结果保存到Rd中。

ORR或操作指令

ORR{}{S} , ,

ORR指令将表示的值与Rn的值按位做逻辑或操作,结果保存到Rd中。

EOR异或操作指令

EOR{}{S} , ,

EOR指令将表示的值与Rn的值按位做逻辑异或操作,结果保存到Rd中。

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