ARM汇编中的编码寄存器操作数是如何实现的？

Question

我反编译了一些ARM ELF文件并读取了汇编代码。但是，我不知道一些代码如何被翻译成助记符。例如，我得到了以下代码：

#hex code | #mnemonic             | #binary
0xb480    | push {r7}             | 1011 0100 1000 0000
0xb580    | push {r7, lr}         | 1011 0101 1000 0000
0xb5f0    | push {r4,r5,r6,r7,lr} | 1011 0101 1111 0000

因此，您可以清楚地看到push的操作码为0xb4或0xb5(如果推送多个值)。但是如何创建寄存器列表呢？

第一个示例非常清晰，r7由第8位编码，即置位。但是，为什么第二个操作码也会推送lr？难道没有相应的标志位吗？

- reox

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你确定操作码是两个完整字节吗？它可能只有6/7位。 - hivert

Answer 1

PUSH指令在Thumb模式下有三种编码方式。第一种编码方式长度为16位，自ARMv4T（原始的Thumb实现）开始存在：

15141312|11|109|8|      7..0    |
 1 0 1 1| 0| 10|M| register_list|

由于register_list只有8位，因此它只能推送寄存器R0到R7（如果设置了M位，则还可以推送LR）。

在Thumb-2（ARMv6T2、ARMv7及更高版本）中，又添加了两个编码。它们都是32位长：

1514131211|109|876|5|4|3210||151413|    12 .. 0    |
 1 1 1 0 1| 00|100|1|0|1101|| 0 M 0| register_list |

在这个例子中，register_list 有13位，所以它可以将R0到R12和LR推入堆栈。

我不会列举第三种编码，但它可以推入任何单个寄存器。

顺便说一下，POP编码非常相似。

16位POP:

15141312|11|109|8|      7..0    |
 1 0 1 1| 1| 10|P| register_list|

可以将 R0 至 R7 和 PC（位于 P）弹出。

POP 多个 32 位寄存器：

1514131211|109|876|5|4|3210||151413|    12 .. 0    |
 1 1 1 0 1| 00|010|1|0|1101|| P M 0| register_list |

可以将R0到R12、PC(位于P上)和LR(位于M上)推入栈中。

- Igor Skochinsky

Answer 2

据我所知，16位Thumb指令PUSH只能推送低8个寄存器（R0-R7），LR是例外。0xB480和0xB580之间的不同位是该指令的push_LR_register位...

15 14 13 12 11 10 09 08 07 06 05 04 03 02 01
 1  0  1  1  0  1  0  R  L  L  L  L  L  L  L

这里标记为 L 的位是寄存器列表 <0-7>。标记为 R 的位保留给LR寄存器...

- Malkocoglu

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在我的指令集PDF中，它写道：“Push Multiple Registers将R0-R12和LR寄存器的子集（或可能全部）存储到堆栈中。” http://web.eecs.umich.edu/~prabal/teaching/eecs373-f10/readings/ARMv7-M_ARM.pdf 因此，可能是标有M的位是“LR”寄存器吗？ - reox

@reox：是的，在编码 T1 中，M 是 LR 寄存器的位。我在早期的 PDF 文件中看到过... - Malkocoglu