Thumb指令集之： Thumb跳轉(zhuǎn)指令

11.3Thumb跳轉(zhuǎn)指令

Thumb指令集中的跳轉(zhuǎn)指令分以下6種類型。

①無條件跳轉(zhuǎn)，其跳轉(zhuǎn)空間為±2KB。

②條件跳轉(zhuǎn)，其跳轉(zhuǎn)空間為±256B。

③帶返回的跳轉(zhuǎn)指令，其跳轉(zhuǎn)空間為±4MB。

④帶狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令（是否進(jìn)行狀態(tài)切換可以在程序中設(shè)定選擇）。

⑤帶返回和狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令（是否進(jìn)行狀態(tài)切換可以在程序中設(shè)定選擇）。

⑥第二種形式的帶返回和狀態(tài)切換的跳轉(zhuǎn)指令。

下面詳細(xì)介紹各指令的特點及用途。

11.3.1跳轉(zhuǎn)指令B

Thumb中有兩個分支跳轉(zhuǎn)指令的變體，第一個變體與ARM版本指令相似，可條件執(zhí)行，跳轉(zhuǎn)被限制在有符號8位立即數(shù)所表示的范圍內(nèi)，或者是±256B。第二個變體不可條件執(zhí)行（沒有條件碼部分），但擴(kuò)展了有效跳轉(zhuǎn)范圍，跳轉(zhuǎn)范圍為有符號11位立即數(shù)表示的范圍，即±2048B。

條件分支指令是Thumb指令中惟一可以條件執(zhí)行的指令。

首先來介紹可條件執(zhí)行的跳轉(zhuǎn)指令B（1）。

（1）編碼格式

可條件執(zhí)行的跳轉(zhuǎn)指令的編碼格式如圖11.1所示。

圖11.1B（1）指令編碼格式

（2）指令的語法格式

Bcond>target_address>

①cond>

指定指令的執(zhí)行條件。條件助記符與ARM中相同。

②target_address>

指定程序跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址。指令通過下面的方法計算目標(biāo)地址。

·將指令中包含的8位有符號數(shù)左移一位。

·將結(jié)果符號擴(kuò)展為32位。

·將得到的值加到PC寄存器中，即得到跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址。

有條件的跳轉(zhuǎn)指令可以實現(xiàn)±256B范圍的程序跳轉(zhuǎn)。

（3）指令操作的偽代碼

ifConditionPass{cond}then

PC=PC+{SignExtend(Signed_immed_8)1}

（4）指令的使用

為了得到正確的signed_immed_8，匯編器需要執(zhí)行以下的操作步驟。

①首先形成跳轉(zhuǎn)的基地址。該跳轉(zhuǎn)的基地址是跳轉(zhuǎn)指令地址加4。也就是說，跳轉(zhuǎn)指令的基地址即當(dāng)前程序指針寄存器的值。

②從跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址中減去基地址形成跳轉(zhuǎn)偏移量。該偏移量應(yīng)為偶數(shù)（因為Thumb指令為半字對齊）。

③如果跳轉(zhuǎn)偏移量超出-256～+254B范圍，匯編器產(chǎn)生一個錯誤。

④將產(chǎn)生的跳轉(zhuǎn)偏移量除以2放入指令編碼中的signed_immed_8域。

（5）ARM指令集中的跳轉(zhuǎn)指令

該指令與ARM指令集中Bcond>target_address>基本相似，所不同的是ARM指令集中，偏移量左移兩位而Thumb指令集中偏移量左移一位。另外，處理器在ARM和Thumb狀態(tài)下所讀取的PC值也是不同的。

下面介紹無條件跳轉(zhuǎn)指令B（2）。

（1）編碼格式

無條件執(zhí)行的跳轉(zhuǎn)指令的編碼格式如圖11.1所示。

圖11.2B（2）指令編碼格式

（2）指令的語法格式

Btarget_address>

target_address>

指定程序跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址。指令通過下面的方法計算目標(biāo)地址。

·將指令中包含的11位有符號數(shù)左移一位。

·將結(jié)果符號擴(kuò)展為32位。

·將得到的值加到PC寄存器中，即得到跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)地址。

有條件的跳轉(zhuǎn)指令可以實現(xiàn)±2048B范圍的程序跳轉(zhuǎn)。