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對ARM數(shù)據(jù)處理指令中#immed_8r的理解

作者: 時間:2016-11-28 來源:網(wǎng)絡 收藏
首先要感謝tekkamanninja所作博文http://blog.chinaunix.net/space.php?uid=20543672&do=blog&id=94265&page=1#comment《關于ARM處理器中“8位位圖”的理解分析》(閱讀次數(shù)達到8000,壯觀,敬仰),為我對這個問題的思考帶來檸檬水滴入眼球一般的暢爽!
見書中有如下描述“大多數(shù)ARM通用數(shù)據(jù)處理指令有一個靈活的第二操作數(shù)(flexible second operand)。”其中的#immed_8r的第二操作數(shù)形式讓我百思不得其解。查到ZLG的課件(感謝)有如下圖表:

#immed_8r這個立即數(shù)的要求是滿足如上8位位圖,即兩點要求:
1·能用長度為8位的框框將這個數(shù)框起來。
錯誤示范:先假設#immed_8r值為0x101(00000000 00000000 00000001 00000001)紅色加粗部分為9位,無法滿足此要求,編譯會出錯。
2·這個數(shù)必須能由一個8位的常數(shù)循環(huán)右移偶數(shù)次得到。
錯誤示范:設#immed_8r值為0x102(00000000 00000000 00000001 00000010)假如把紅色加粗部分看做8位常數(shù)框(滿足要求1)??梢钥闯?,這是經(jīng)過奇數(shù)次循環(huán)右移得到的結果,不滿足要求2。
0x102(00000000 00000000 00000001 00000010)假如試圖滿足要求2,以紅色加粗部分看做是由原常數(shù)循環(huán)右移0次(0、2、4、……、30都是偶數(shù)次,后面將解釋)得到,則會不滿足要求1(9位)。所以編譯也會報錯。
上面的要求使得#immed_8r不能直接取遍32位所有數(shù)(是不是ARM的所有立即數(shù)都有這個要求嗎?對寄存器的立即數(shù)操作呢?后來(11.11.16)學習到:偽指令LDR{cond} register,=[expr | label-expr]貌似能夠存入任意32位數(shù),但是具體限制又是什么呢?),為什么不能一步到位,下面根據(jù)參考的博文來分析:
ARM的數(shù)據(jù)處理指令語法通常為(以AND、ORR、EOR、BIC為例):op {cond}{S} Rd,Rn{,Operand2}
但其實它的ARM的指令編碼如下:

其中[7:0]位就是要求8位的原因,留給立即數(shù)數(shù)值的位數(shù)只有8位。
而[11:8]位rotate是循環(huán)(右移)次數(shù),是4位的。
我設想可能設計者是這樣考慮的:就算12個位全部用來存立即數(shù),也只能表示2^12次個數(shù),和2^32次個數(shù)相差很遠。于是使用循環(huán)(右移)次數(shù)標記來與8位立即數(shù)組合。
但假如每+1,只右移1位的話,全部加滿也才右移了2^4=16位(0~15)。所以設定每+1標記,循環(huán)右移2位,這樣就能移遍32位(0~15 X 2)。
即便是這樣,也不能表示完2^32個值,就如同上面的錯誤示范的數(shù)是不符合要求的。這就有了bootload中這樣的語句(我復制的是6410的,書是ARM7的,看來學這點一直沒變):
bic r1, r1, #0xff00
bic r1, r1, #0xff
組合起來,才能表示#0xffff(指令還沒學完……只能說到這里)
ARM門檻高,知識點多而且細……大家繼續(xù)努力吧~!


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