协处理器及其他指令之：交换指令

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        9.4  交换指令

        交换指令是load/Store指令的一种特殊形式。该指令将一个存储器单元内容与指定的寄存器内容相交换。交换指令为进程间同步提供了一种方便的解决途径。该指令产生一对原子Load/Store操作（an atomic load and store operation），该操作发生在一个连续的总线操作中，在操作期间阻止其他任何指令对该存储单元的读/写。
         
        表9.3总结了ARM的交换指令。
        表9.3       交换指令

助  记  符	含    义	操    作
SWP	寄存器和存储器字数据交换	Rd←[Rd]，[Rn]←[Rm](Rn≠Rd或Rm)
SWPB	寄存器和存储器字节数据交换	Rd←[Rd]，[Rn]←[Rm](Rn≠Rd或Rm)

         

        9.4.1  寄存器和存储器字数据交换指令SWP

        1．指令编码格式

        寄存器和存储器字交换指令SWP（Swap）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的内容写入到该内存单元中。
         
        指令的编码格式如图9.10所示。

       

        图9.10  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>
        确定指令的目标寄存器。
         
        ③ <Rm>
        该寄存器包含将要被存储到内存单元中的数据。
         
        ④ <Rn>
        内存单元地址寄存器。
         
        3．指令操作的伪代码

        指令操作的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]==0b01  then  */
                  Temp= memory[Rn,4]  Rotate_Right 24
         
             Memory[Rn,4]=Rm
             Rd=temp
         
        4．指令举例

        （1）将r1的内容与r0指向的存储单元的内容进行交换。
         
        SWP    r1，r1，[r0]
         
        （2）使用SWP指令进行信号量操作。
         
        SEM        EQU        0x10002000
        ……
        WAIT_SEM
                    MOV    r0，＃0             ;
                    LDR    r0，=SEM            ;
                    SWP    r1，r1，[r0]         ;取出信号量
                    CMP    r1，＃0             ;判断是否有信号
                    BEQ    WAIN_SEM            ;若没有，继续等待
         
        9.4.2  寄存器和存储器字节数据交换指令SWPB

        1．指令编码格式

        寄存器和存储器字节交换指令SWPB（Swap Byte）。将内存单元中一个字节的内容和寄存器内容进行交换。详情请参见SWP指令。
         
        指令的编码格式如图9.11所示。

       

        图9.11  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>
        确定指令的目标寄存器。
         
        ③ <Rm>
        该寄存器包含将要被存储到内存单元中的数据。
         
        ④  <Rn>
        内存单元地址寄存器。
         
        3．指令操作的伪代码

        指令操作的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
         
        4．指令举例

        参见SWP指令。