ARM体系结构——ARM指令2——多寄存器内存访问与栈

ARM体系结构与接口技术——ARM指令2——多寄存器内存访问与栈

栈

• 栈的概念：
  • 栈的本质就是一段内存，程序运行时用于保存一些临时数据。
  • 如局部变量、函数的参数、返回值、以及程序跳转时需要保护的寄存器等。
• 栈的分类
  • 增栈：压栈时栈指针越来越大，出栈时栈指针越来越小。
  • 减栈：压栈时栈指针越来越大，出栈时栈指针越来越小。
  • 满栈：栈指针指向最后一次压入到栈中的数据，压栈时需要先移动栈指针到相邻位置然后再压栈。
  • 空栈：栈指针指向最后一次压入到栈中的数据的相邻位置，压栈时可直接压栈，之后需要将栈指针移动到相邻位置。
• 栈分为空增（EA）、空减（ED）、满增（FA）、满减（FD）四种。
• ARM处理器一般使用满减栈。

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ARM多寄存器内存访问

@ 多寄存器内存访问

.text
.global _start
_start:

    MOV R1,#1
    MOV R2,#2
    MOV R3,#3
    MOV R4,#4
    
    MOV R11,#0x40000020
    
    @STM R11,{R1-R4}        @ 将R1到R4寄存器中的数据存储到内存，以R11为起始地址的内存中
    @LDM R11,{R6-R9}        @ 将以R11为起始地址的内存中的数据，存储到R6-R9寄存器

    @ STM指令+后缀可以完成不同的寻址方式
    @ I和D代表寄存器保存的地址自动增长和字段降低
    @ A和B代表寄存器 存储内存之后变化 和 存储内存之前变化
    
    @STMIA R11!,{R1-R4}        @ 先存储再增长地址
    @STMIB R11!,{R1-R4}        @ 先增长地址再存储
    @STMDA R11!,{R1-R4}        @ 先存储再降低地址
    @STMDB R11!,{R1-R4}        @ 先降低地址再存储
STOP:
    B STOP
    
.end

基于起始地址为0x40000020，存储4个字节，4种寻址方式：

 

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寄存器的内存访问实现栈

@ 寄存器的内存写入和读取操作就是栈的实现

.text
.global _start
_start:

    @MOV R1,#1
    @MOV R2,#2
    @MOV R3,#3
    @MOV R4,#4

    @MOV R11,#0x40000020
    
　　 @ 前面提到ARM一般使用的是满减栈，与之对应的寄存器访问寻址方式就是SMTDB和LDMIA
    @STMDB R11!,{R1-R4}        @ 先降低寄存器地址，再存储到内存
    @LDMIA R11!,{R6-R9}        @ 先存储数据到寄存器，再增长地址
    
　　 @ 编译器可以实现替换的功能，直接使用满减栈后缀FD
    STMFD R11!,{R1-R4}        @ 满减栈压栈，编译之后会换成STMDB
    LDMFD R11!,{R6-R9}        @ 满减栈出栈，编译之后会换成LDMIA
    
STOP:
    B STOP
    
.end

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栈的应用——C语言函数调用

@ 栈的应用：函数调用

.text
.global _start
_start:

    
    MOV SP,#0x40000020        @ 初始化栈指针
MAIN:
    MOV R1,#3
    MOV R2,#5
    BL FUNC1
    ADD R3,R1,R2
    B STOP

FUNC1:
    STMFD SP!,{R1,R2,LR}        @ 压栈保护现场
    MOV R1,#10
    MOV R2,#20
    SUB R3,R2,R1
    BL FUNC2
    LDMFD SP!,{R1,R2,LR}        @ 出栈恢复现场
    MOV PC,LR
    
FUNC2:
    STMFD SP!,{R1,R2,LR}        @ 压栈保护现场
    MOV R1,#10
    MOV R2,#20
    ADD R3,R2,R1
    LDMFD SP!,{R1,R2,LR}        @ 出栈恢复现场
    MOV PC,LR
    
STOP:
    B STOP
    
.end

 

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END