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標題: ARM指令中的立即數 [打印本頁]

作者: 51黑黑黑 時間: 2016-3-4 14:18
標題: ARM指令中的立即數
在 ARM 數據處理指令中, 當參與操作的第二操作數為立即數時, 每個立即數都是采用一個8位的常數循環右移偶數位而間接得到,其中循環右移的位數有一個4位二進制的2倍表示. 則有效立即數可表示為: := immed_8;循環右移(2×rotate_imm). 其中: 代表立即數, immed_8 代表8位常數,即所謂的"8位圖", rotate_imm 代表4位的循環右移值. 這樣一來出現了一個問題: 盡管表示的范圍變大了,但是12位所能表現的數字的個數是一定的. 因此, ARM 規定并不是所有的32位常數都是合法的立即數,只有通過上面的構造方法得到的才是合法的立即數, 編譯的時候才不會報錯. 舉個例子吧. 0x3FC(0000 0000 0000 0000 0000 0011 1111 1100) 是由 0xff 循環右移 2位得到的;  200(0000 0000 0000 0000 0000 0000 11001000) 是由 0xc8 循環右移 2 位得到的, 它們都是合法的.  而 0x1FE(00000000 0000 0000 0000 0001 1111 1110) 和  511(00000000 0000 0000 0000 0001 1111 1111) 無法看成是8位的常數循環右移偶數位而得到的, 因此是非法的.指令操作數立即數時候，每個立即數由一個8位的常數循環右移偶數位得到。  = immed_8循環右移( 2*rotate_imm)  打個比如：1.立即數0xF200是由0xCF2間接表示的，即是由8位的0xF2循環右移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->循環右移24位。2.立即數0x3F0是由0xE3F間接表示的，即是由8位的0x3F循環右移28（2*14）得到的 immed_8 == 0x3F;rotate_imm == 0xE 或者立即數0x3F0是由0xFFC間接表示的，即是由8位的0xFC循環右移30（2*15）得到的immed_8 == 0xFC; rotate_imm == 0xF 表示方法有好幾種  PS：其實你沒必要一個一個的算，只要利用LDR偽指令就可以了,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 編譯器自然會給你做工作，現實的編程中應該也是這個居多吧比較下來, 我們可以這樣總結: 1.判斷一個數是否符合8位位圖的原則, 首先看這個數的二進制表示中1的個數是否不超過8個. 如果不超過8個,再看這n個1(n<=8)是否能同時放到8個二進制位中, 如果可以放進去,再看這八個二進制位是否可以循環右移偶數位得到我們欲使用的數. 如果可以, 則此數符合8位位圖原理, 是合法的立即數. 否則,不符合.  2. 無法表示的32位數, 只有通過邏輯或算術運算等其它途徑獲得了.比如0xffffff00, 可以通過0x000000ff按位取反得到.  因此以后的編程中,時刻檢查用到的第二操作數是否符合8位位圖是一件千萬不能疏忽的事. 至于為什么要將這12位 operand2 "八四開",這個問題就要請教大牛了.
====繼續：為什么是8位+4為右移？
由于arm指令是固定32位(4字節)的，表示立即數的只有12位，而要表達32位的立即數，就必須用多條指令才行，假如按常規思路，立即數0xFFFFFFFF則這樣表達：

Rn = 立即數高12位

Rn <<=12 <--------這里浪費8位立即數空間，因為12=1010
Rn |=立即數后12位
Rn<<=12 <--------這里浪費8位立即數空間，因為12=1010
Rn|=立即數低8位 <--------這里浪費4位立即數空間

這樣用5條指令才能將32位的立即數放入Rn寄存器中，而這樣占用的內存=20字節，顯然整個指令鏈太長，而且浪費bit
位。
而arm的設計正是考慮到了這一點，想出了這個很繞人的解決辦法，且沒有說明思路，導致這里成為了大家的困惑。下面是我分析。

機器碼中立即數出現得最多的用途是地址，而arm中要求地址是偶數對齊。（循環右移意味著當2*rotate_imm大于8的時候，得出的立即數總是偶數，這樣更有利于表示地址）

4位二進制數只能右移動16位，顯然不能把立即數8位完全移動到32位的高24位，所以只好采用先將4位擴展位5位的辦法，即*2處理，這樣就可以把8位立即數按2粒度移動到32位任一位置，這樣我們只需控制8位的立即數，就可形成任意32位立即數。
arm 用上面的5位直接在其內部按位尋址寄存器相應的位，免去了程序中的位移操作，而代價只是編譯過程稍微復雜了點。
這樣最多用4條指令就可完成上面的例子

====繼續：ARM匯編編譯器按照下面的規則來生成立即數的編碼：
1、當立即數數值愛0和0xFF范圍時（8為可以表示的范圍），令imme_8=,rotate_imm=0;
2、其他情況下，匯編編譯器選擇使rotate_imm數值最小的編碼方式。
====增加一點：ARM中應該是使用指令碼的25位來判斷第二操作數的尋址方式:
第25位(bit[25])為I位,如果I=0,則第2操作數來自一個立即數,如果I=1,則第2操作數來自一個寄存器或移位后的寄存器;

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