数据传送指令之：单数据交换指令

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        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