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[导读]交换指令是load/store指令的一种特例,它把一个寄存器单元的内容与寄存器内容交换。交换指令是一个原子操作(atomic operation),也就是说,在连续的总线操作中读/写一个存储单元,在操作期间阻止其他任何指令对该存储单元的读/写。

5.5 单数据交换指令

交换指令是load/store指令的一种特例,它把一个寄存器单元的内容与寄存器内容交换。交换指令是一个原子操作(atomic operation),也就是说,在连续的总线操作中读/写一个存储单元,在操作期间阻止其他任何指令对该存储单元的读/写。

交换指令如表5.4所示。

表5.4 交换指令SWP

指 令

作 用

操 作

SWP

字交换

Tmp=men32[Rn]

Mem32[Rn]=Rm

Rd=tmp

续表

指 令

作 用

操 作

SWPB

字节交换

Tmp=men8[Rn]

Mem8[Rn]=Rm

Rd=tmp

注意

交换指令在执行期间不能被其他任何指令或其他任何总线访问打断,在此期间系统占用总线(holds the bus),直至交换完成。

5.5.1 字交换指令SWP

(1)指令编码格式

SWP指令用于将内存中的一个字单元和一个指定寄存器的值相交换。操作过程如下,假设内存单元地址存放在寄存器<Rn>中,指令将<Rn>中的数据读取到目的寄存器Rd中,同时将另一个寄存器<Rm>的内容写入到该内存单元中。当<Rd>和<Rm>为同一个寄存器时,指令交换该寄存器和内存单元的内容。

指令的编码格式如图5.20所示。

图5.20 SWP指令编码格式

(2)指令的语法格式

SWP{<cond>} <Rd>,<Rm>,[<Rn>]

① <cond>

为指令编码中的条件域。它指示SWP指令在什么条件下执行。当<cond>忽略时,指令为无条件执行(cond=AL(Alway))。

② <Rd>

目标寄存器。

③ <Rm>

寄存器包含将要存储到内存中的数据。

④ <Rn>

寄存器中包含将要访问的内存地址。

(3)指令操作的伪代码

指令操作伪代码如下面程序段所示。

If ConditionPassed{cond} then

If Rn[1:0]==0b00 then

Temp=memory[Rn,4]

Else if Rn[1:0]==0b01 then

Temp=memory[Rn,4] Rotate_right 8

Else if Rn[1:0]==0b10 then

Temp=memory[Rn,4] Rotate_right 16

Else /* Rn[1:0]==0b11 */

Temp=memory[Rn,4] Rotate_right 24

Memory[Rn,4]=Rm

Rd=temp

5.5.2 字节交换指令SWPB

(1)指令编码格式

SWPB指令用于将内存中的一个字节单元和一个指定寄存器的低8位值相交换,操作过程如下。假设内存单元地址存放在寄存器<Rn>中,指令将<Rn>中的数据读取到目的寄存器Rd中,寄存器Rd的高24位设为0,同时将另一个寄存器<Rm>的低8位内容写入到该内存字节单元中。当<Rd>和<Rm>为同一个寄存器时,指令交换该寄存器低8位内容和内存字节单元的内容。

指令的编码格式如图5.21所示。

图5.21 SWPB指令编码格式

(2)指令的语法格式

SWP{<cond>}B <Rd>,<Rm>,[<Rn>]

① <cond>

为指令编码中的条件域。它指示SWPB指令在什么条件下执行。当<cond>忽略时,指令为无条件执行(cond=AL(Alway))。

② <Rd>

目标寄存器。

③ <Rm>

寄存器包含将要存储到内存中的数据。

④ <Rn>

寄存器中包含将要访问的内存地址。

(3)指令操作的伪代码

指令操作伪代码如下面程序段所示。

If ConditionPassed{cond} then

Temp=Memory[Rn,1]

Memory[Rn,1]=Rm[7:0]

Rd=temp

5.5.3 交换指令SWP应用

寄存器和存储器交换指令SWP指令用于将一个内存单元(该单元地址放在寄存器Rn中)的内容读取到一个寄存器Rd中,同时将另一个寄存器Rm的内容写到该内存单元中,使用SWP可实现信号量操作。

格式如下。

SWP{cond}B Rd,Rm,[Rn]

其中,B为可选后缀,若有B,则交换字节,否则交换32位字。Rd为目的寄存器,存储从存储器中加载的数据,同时,Rm中的数据将会被存储到存储器中。若Rm与Rn相同,则为寄存器与存储器内容进行交换。Rn为要进行数据交换的存储器地址,Rn不能与Rd和Rm相同。

【例5.6】SWP指令举例。

SWP r1,r1,[r0] ;将r1的内容与r0指向的存储单元内容进行交换

SWPB r1,r2,[r0] ;将r0指向的存储单元内容读取一字节数据到r1中(高24位清零),

并将r2的内容写入到该内存单元中(最低字节有效)

使用SWP指令可以方便地进行信号量操作。

12C_SEM EQU 0x40003000

……

12C_SEM_WAIT

MOV r0,#0

LDR r0,=12C_SEM

SWP r1,r1,[r0] ;取出信号量,并将其设为0

CMP r1,#0 ;判断是否有信号

BEQ 12C_SEM_WAIT ;若没有信号则等待

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