指令系统2(Load/Store 指令)

一. Load/Store 指令

1. 前变址

前变址指令是在读取或存储数据时，先根据基址寄存器（Rn）与偏移量（offset）计算出有效地址，再进行数据操作。相关指令及示例如下：

• LDR R0, [R1, #4]：从地址R1 + 4处读取一个字（32 位）到R0。假设R1 = 0x10000000，指令执行后R0 = 0x88776655，R1的值保持为0x10000000 。

• LDRB R2, [R1, #4]：从地址R1 + 4处读取一个字节（8 位）到R2，高位补零扩展为 32 位。执行后R2 = 0x00000055，R1的值不变。

• LDRH R3, [R1, #4]：从地址R1 + 4处读取一个半字（16 位）到R3，高位补零扩展为 32 位。执行后R3 = 0x00006655，R1的值不变。

• LDRSB R4, [R1, #7]：从地址R1 + 7处读取一个字节，执行符号扩展成 32 位后存入R4。执行后R4 = 0xFFFFFFFF88，R1的值不变。

前变址指令详细说明如下：

指令	功能描述
LDRB Rd, [Rn, offset]	从地址Rn + offset处读取一个字节到Rd
LDRH Rd, [Rn, offset]	从地址Rn + offset处读取一个半字到Rd
LDR Rd, [Rn, offset]	从地址Rn + offset处读取一个字到Rd
LDRD Rd1, Rd2, [Rn, offset]	从地址Rn + offset处读取一个双字（64 位整数）到Rd1（低 32 位）和Rd2（高 32 位）中
STRB Rd, [Rn, offset]	把Rd中的低字节存储到地址Rn + offset处
STRH Rd, [Rn, offset]	把Rd中的低半字存储到地址Rn + offset处
STR Rd, [Rn, offset]	把Rd中的低字存储到地址Rn + offset处
STRD Rd1, Rd2, [Rn, offset]	把Rd1（低 32 位）和Rd2（高 32 位）表达的双字存储到地址Rn + offset处
LDRSB Rd, [Rn, offset] LDRSH Rd, [Rn, offset]	字节 / 半字的自动变址加载，并且在加载后执行符号扩展成 32 位

2.自动变址

自动变址指令在完成数据操作后，会自动对基址寄存器进行调整。

以   LDR.W R0, [R1, #20]!  为例，执行步骤如下：

• 先计算R1 = R1 + 20 。

• 然后将计算后的地址R1中的数据读取到R0 。

自动变址指令详细说明如下：

指令	功能描述
LDR.W Rd, [Rn, offset]! LDRB.W Rd, [Rn, offset]! LDRH.W Rd, [Rn, offset]! LDRD.W Rd1, Rd2, [Rn, offset]!	字 / 字节 / 半字 / 双字的自动变址加载（不做带符号扩展，没有用到的高位全部置 0）
LDRSB.W Rd, [Rn, offset]! LDRSH.W Rd, [Rn, offset]!	字节 / 半字的自动变址加载，并且在加载后执行符号扩展成 32 位整数
STR.W Rd, [Rn, offset]! STRB.W Rd, [Rn, offset]! STRH.W Rd, [Rn, offset]! STRD.W Rd1, Rd2, [Rn, offset]!	字 / 字节 / 半字 / 双字的自动变址存储

3.后变址

后变址指令先以基址寄存器（Rn）的当前值进行数据操作，然后再对基址寄存器进行调整。

以STR.W R0, [R1], #-12为例，执行步骤如下：

• 先将R0的数据存储到地址R1处。

• 然后计算R1 = R1 + (-12) 。

后变址指令详细说明如下：

指令	功能描述
LDR.W Rd, [Rn], offset LDRB.W Rd, [Rn], offset LDRH.W Rd, [Rn], offset LDRD.W Rd1, Rd2, [Rn], offset	字 / 字节 / 半字 / 双字的带后索引加载（不做带符号扩展，没有用到的高位全清 0）
LDRSB.W Rd, [Rn], offset	字节 / 半字的带后索引加载，并且在加载后执行符号扩展成 32 位整数
STR.W Rd, [Rn], offset STRB.W Rd, [Rn], offset STRH.W Rd, [Rn], offset STRD.W Rd1, Rd2, [Rn], offset	字 / 字节 / 半字 / 双字的带后索引存储

后变址应用举例：

• LDR R0, [R1], #4：假设R1 = 0x10000000，先从地址R1（即0x10000000）处读取一个字到R0，R0 = 0x44332211，然后R1 = R1 + 4 = 0x10000004 。

• LDRB R2, [R1], #4：从地址R1（此时R1 = 0x10000004）处读取一个字节到R2，R2 = 0x00000011，接着R1 = R1 + 4 = 0x10000004 。

• LDRH R3, [R1], #4：从地址R1（0x10000004）处读取一个半字到R3，R3 = 0x00002211，之后R1 = R1 + 4 = 0x10000004 。

• LDRSB R4, [R1], #7：从地址R1（0x10000004）处读取一个字节并符号扩展到 32 位存入R4，R4 = 0x00000011，最后R1 = R1 + 7 = 0x10000007 。

Load/Store 指令综合举例（字序调整）：

假设内存地址0x1000处存储的值为0x12345678ABCDEF00，执行以下指令：

• LDR R2, =0x1000：将地址0x1000加载到R2 。

• LDRD.W R0, R1, [R2]：从地址R2（即0x1000）处读取一个双字，R0 = 0xABCDEF00，R1 = 0x12345678 。

• STRD.W R1, R0, [R2]：把R1（低 32 位）和R0（高 32 位）存储到地址R2（0x1000）处，此时(0x1000) = 0xABCDEF0012345678 。

二. 批量数据传送指令

1. 批量数据 Load/Store 指令

这些指令用于在内存与多个寄存器之间批量传输数据，Rd后面的!表示在每次访问前（Before）或访问后（After），要自增（Increment）或自减（Decrement）基址寄存器Rd的值，增 / 减单位为 1 个字（4 字节）。具体指令如下：

指令	功能描述
LDMIA Rd!, {寄存器列表}	从Rd处读取多个字，每读一个字后Rd自增一次，16 位宽度
STMIAR Rd, {寄存器列表}	存储多个字到Rd处，每存一个字后Rd自增一次，16 位宽度
LDMIA.W Rd!, {寄存器列表}	从Rd处读取多个字，每读一个字后Rd自增一次，32 位宽度
LDMDB.W Rd!, {寄存器列表}	从Rd处读取多个字，每读一个字前Rd自减一次，32 位宽度
STMIA.W Rd!, {寄存器列表}	存储多个字到Rd处，每存一个字后Rd自增一次，32 位宽度
STMDB.W Rd!, {寄存器列表}	存储多个字到Rd处，每存一个字前Rd自减一次，32 位宽度

例如，当R8 = 0x8000时：

• STMIA.W R8!, {R0 - R3}：每存储一次，R8的值增加 4 字节，先存储R0 - R3的值，然后R8自增。执行后R8值变为0x8010 。

• STMDB.W R8!, {R0 - R3}：每存储一次，R8的值减少 4 字节，先自减R8，然后存储R0 - R3的值。执行后R8值变为0x7FF0 。

2.堆栈传送类指令

• STMDB SP!, [R0 - R3, LR]：等效于PUSH {R0 - R3, LR}，将寄存器R0 - R3和链接寄存器LR的值压入堆栈，堆栈指针SP在存储前递减。

• LDMIIA SP!, {R0 - R3, PC}：等效于POP {R0 - R3, PC}，从堆栈中弹出数据到寄存器R0 - R3和程序计数器PC，堆栈指针SP在读取后递增。