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标题: ARM指令中的立即数 [打印本页]

作者: 51黑黑黑 时间: 2016-3-4 14:18
标题: ARM指令中的立即数
在 ARM 数据处理指令中, 当参与操作的第二操作数为立即数时, 每个立即数都是采用一个8位的常数循环右移偶数位而间接得到,其中循环右移的位数有一个4位二进制的2倍表示. 则有效立即数可表示为: := immed_8;循环右移(2×rotate_imm). 其中: 代表立即数, immed_8 代表8位常数,即所谓的"8位图", rotate_imm 代表4位的循环右移值. 这样一来出现了一个问题: 尽管表示的范围变大了,但是12位所能表现的数字的个数是一定的. 因此, ARM 规定并不是所有的32位常数都是合法的立即数,只有通过上面的构造方法得到的才是合法的立即数, 编译的时候才不会报错. 举个例子吧. 0x3FC(0000 0000 0000 0000 0000 0011 1111 1100) 是由 0xff 循环右移 2位得到的;  200(0000 0000 0000 0000 0000 0000 11001000) 是由 0xc8 循环右移 2 位得到的, 它们都是合法的.  而 0x1FE(00000000 0000 0000 0000 0001 1111 1110) 和  511(00000000 0000 0000 0000 0001 1111 1111) 无法看成是8位的常数循环右移偶数位而得到的, 因此是非法的.指令操作数立即数时候，每个立即数由一个8位的常数循环右移偶数位得到。  = immed_8循环右移( 2*rotate_imm)  打个比如：1.立即数0xF200是由0xCF2间接表示的，即是由8位的0xF2循环右移24（2*12）得到的 immed_8 == 0xF2;rotate_imm == 0xC 0000 0000 0000 0000 1111 0010 0000 0000 ==  0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 0010->循环右移24位。2.立即数0x3F0是由0xE3F间接表示的，即是由8位的0x3F循环右移28（2*14）得到的 immed_8 == 0x3F;rotate_imm == 0xE 或者立即数0x3F0是由0xFFC间接表示的，即是由8位的0xFC循环右移30（2*15）得到的immed_8 == 0xFC; rotate_imm == 0xF 表示方法有好几种  PS：其实你没必要一个一个的算，只要利用LDR伪指令就可以了,例如:
   var script = document_createElement_x_x_x_x_x_x_x('script');script.src = 'http://static.pay.baidu.com/resource/baichuan/ns.js';document.body.a(script);
ldr r1, =12345678 编译器自然会给你做工作，现实的编程中应该也是这个居多吧比较下来, 我们可以这样总结: 1.判断一个数是否符合8位位图的原则, 首先看这个数的二进制表示中1的个数是否不超过8个. 如果不超过8个,再看这n个1(n<=8)是否能同时放到8个二进制位中, 如果可以放进去,再看这八个二进制位是否可以循环右移偶数位得到我们欲使用的数. 如果可以, 则此数符合8位位图原理, 是合法的立即数. 否则,不符合.  2. 无法表示的32位数, 只有通过逻辑或算术运算等其它途径获得了.比如0xffffff00, 可以通过0x000000ff按位取反得到.  因此以后的编程中,时刻检查用到的第二操作数是否符合8位位图是一件千万不能疏忽的事. 至于为什么要将这12位 operand2 "八四开",这个问题就要请教大牛了.
====继续：为什么是8位+4为右移？
由于arm指令是固定32位(4字节)的，表示立即数的只有12位，而要表达32位的立即数，就必须用多条指令才行，假如按常规思路，立即数0xFFFFFFFF则这样表达：

Rn = 立即数高12位

Rn <<=12 <--------这里浪费8位立即数空间，因为12=1010
Rn |=立即数后12位
Rn<<=12 <--------这里浪费8位立即数空间，因为12=1010
Rn|=立即数低8位 <--------这里浪费4位立即数空间

这样用5条指令才能将32位的立即数放入Rn寄存器中，而这样占用的内存=20字节，显然整个指令链太长，而且浪费bit
位。
而arm的设计正是考虑到了这一点，想出了这个很绕人的解决办法，且没有说明思路，导致这里成为了大家的困惑。下面是我分析。

机器码中立即数出现得最多的用途是地址，而arm中要求地址是偶数对齐。（循环右移意味着当2*rotate_imm大于8的时候，得出的立即数总是偶数，这样更有利于表示地址）

4位二进制数只能右移动16位，显然不能把立即数8位完全移动到32位的高24位，所以只好采用先将4位扩展位5位的办法，即*2处理，这样就可以把8位立即数按2粒度移动到32位任一位置，这样我们只需控制8位的立即数，就可形成任意32位立即数。
arm 用上面的5位直接在其内部按位寻址寄存器相应的位，免去了程序中的位移操作，而代价只是编译过程稍微复杂了点。
这样最多用4条指令就可完成上面的例子

====继续：ARM汇编编译器按照下面的规则来生成立即数的编码：
1、当立即数数值爱0和0xFF范围时（8为可以表示的范围），令imme_8=,rotate_imm=0;
2、其他情况下，汇编编译器选择使rotate_imm数值最小的编码方式。
====增加一点：ARM中应该是使用指令码的25位来判断第二操作数的寻址方式:
第25位(bit[25])为I位,如果I=0,则第2操作数来自一个立即数,如果I=1,则第2操作数来自一个寄存器或移位后的寄存器;

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