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ARM微處理器的編程模型之:數(shù)據(jù)類(lèi)型

2013/09/13
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3.1? 數(shù)據(jù)類(lèi)型

3.1.1? ARM的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型

ARM采用的是32位架構(gòu),ARM的基本數(shù)據(jù)類(lèi)型有以下3種。

·? Byte:字節(jié),8bit。

·? Halfword:半字,16bit(半字必須于2字節(jié)邊界對(duì)齊)。

·? Word:字,32bit(字必須于4字節(jié)邊界對(duì)齊)。

存儲(chǔ)器可以看作是序號(hào)為0~232?1的線性字節(jié)陣列。圖3.1所示為ARM存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu)。

圖3.1? ARM存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)

圖3.1所示為存儲(chǔ)器的一小片區(qū)域,其中每一個(gè)字節(jié)都有惟一的地址。字節(jié)可以占用任一位置,圖中給出了幾個(gè)例子。長(zhǎng)度為1個(gè)字的數(shù)據(jù)項(xiàng)占用一組4字節(jié)的位置,該位置開(kāi)始于4的倍數(shù)的字節(jié)地址(地址最末兩位為00)。圖3.1中包含了3個(gè)這樣的例子。半字占有兩個(gè)字節(jié)的位置,該位置開(kāi)始于偶數(shù)字節(jié)地址(地址最末一位為0)。

注意

① ARM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)v4以上版本支持以上3種數(shù)據(jù)類(lèi)型,v4以前版本僅支持字節(jié)和字。

② 當(dāng)將這些數(shù)據(jù)類(lèi)型中的任意一種聲明成unsigned類(lèi)型時(shí),N位數(shù)據(jù)值表示范圍為0~2n?1的非負(fù)數(shù),通常使用二進(jìn)制格式。

③ 當(dāng)將這些數(shù)據(jù)類(lèi)型的任意一種聲明成signed類(lèi)型時(shí),N位數(shù)據(jù)值表示范圍為?2n?1~2n?1?1的整數(shù),使用二進(jìn)制的補(bǔ)碼格式。

④ 所有數(shù)據(jù)類(lèi)型指令的操作數(shù)都是字類(lèi)型的,如“ADD r1,r0,#0x1”中的操作數(shù)“0x1”就是以字類(lèi)型數(shù)據(jù)處理的。

⑤ Load/Store數(shù)據(jù)傳輸指令可以從存儲(chǔ)器存取傳輸數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)可以是字節(jié)、半字、字。加載時(shí)自動(dòng)進(jìn)行字節(jié)或半字的零擴(kuò)展或符號(hào)擴(kuò)展。對(duì)應(yīng)的指令分別為L(zhǎng)DR/BSTRB(字節(jié)操作)、LDRH/STRH(半字操作)、LDR/STR(字操作)。詳見(jiàn)后面的指令參考。

⑥ ARM指令編譯后是4個(gè)字節(jié)(與字邊界對(duì)齊)。Thumb指令編譯后是2個(gè)字節(jié)(與半字邊界對(duì)齊)。

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3.1.2? 浮點(diǎn)數(shù)據(jù)類(lèi)型

浮點(diǎn)運(yùn)算使用在ARM硬件指令集中未定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型。

盡管如此,但ARM公司在協(xié)處理器指令空間定義了一系列浮點(diǎn)指令。通常這些指令全部可以通過(guò)未定義指令異常(此異常收集所有硬件協(xié)處理器不接受的協(xié)處理器指令)在軟件中實(shí)現(xiàn),但是其中的一小部分也可以由浮點(diǎn)運(yùn)算協(xié)處理器FPA10以硬件方式實(shí)現(xiàn)。

另外,ARM公司還提供了用C語(yǔ)言編寫(xiě)的浮點(diǎn)庫(kù)作為ARM浮點(diǎn)指令集的替代方法(Thumb代碼只能使用浮點(diǎn)指令集)。該庫(kù)支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)的單精度和雙精度格式。C編譯器有一個(gè)關(guān)鍵字標(biāo)志來(lái)選擇這個(gè)歷程。它產(chǎn)生的代碼與軟件仿真(通過(guò)避免中斷、譯碼和浮點(diǎn)指令仿真)相比既快又緊湊。

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3.1.3? 存儲(chǔ)器大/小端

從軟件角度看,內(nèi)存相對(duì)于一個(gè)大的字節(jié)數(shù)組,其中每個(gè)數(shù)組元素(字節(jié))都是可尋址的。

ARM支持大端模式(big-endian)和小端模式(little-endian)兩種內(nèi)存模式。

圖3.2和圖3.3分別顯示了內(nèi)存的大端模式和小端模式。

圖3.2? 大端模式

圖3.3? 小端模式

下面的例子顯示了使用內(nèi)存大/小端(big/little endian)的存取格式。

【例3.1】

程序執(zhí)行前:

r0=0x11223344

執(zhí)行指令:

r1=0x100

STR r0,[r1]

LDRB r2,[r1]

執(zhí)行后:

小端模式下:r2=0x44

大端模式下:r2=0x11

上面的例子向我們提示了一個(gè)潛在的編程隱患。在大端模式下,一個(gè)字的高地址放的是數(shù)據(jù)的低位,而在小端模式下,數(shù)據(jù)的低位放在內(nèi)存中的低地址。要小心對(duì)待存儲(chǔ)器中一個(gè)字內(nèi)字節(jié)的順序。

Arm

Arm

ARM公司是一家知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)供應(yīng)商,主要為國(guó)際上其他的電子公司提供高性能RISC處理器、外設(shè)和系統(tǒng)芯片技術(shù)授權(quán)。目前,ARM公司的處理器內(nèi)核已經(jīng)成為便攜通訊、手持計(jì)算設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)品等方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。

ARM公司是一家知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)供應(yīng)商,主要為國(guó)際上其他的電子公司提供高性能RISC處理器、外設(shè)和系統(tǒng)芯片技術(shù)授權(quán)。目前,ARM公司的處理器內(nèi)核已經(jīng)成為便攜通訊、手持計(jì)算設(shè)備、多媒體數(shù)字消費(fèi)品等方案的RISC標(biāo)準(zhǔn)。公司1990年11月由Acorn、Apple和VLSI合并而成。收起

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