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1、当然，若两者结合使用，充分发挥其各自的优点，会取得更好的效果。-Thumb指令集（16bit） Thumb指令集可以看作是ARM指令压缩形式的子集，它是为减小代码量而提出，具有16bit的代码密度。Thumb指令体系并不完整，只支持通用功能，必要时仍需要使用ARM指令，如进入异常时。其指令的格式与使用方式与ARM指令集类似，而且使用并不频繁，Thumb指令集作一般了解。 在编写Thumb指令时，先要使用伪指令CODE16声明，编写ARM指令时，则可使用CODE32伪指令声明。 1、Thumb指令集没有协处理器指令、信号量指令、以及访问CPSR或SPSR的指令，没有乘加指令及64位乘法指令等，且

2、指令的第二操作数受到限制； 2、大多数的Thumb数据处理指令采用2地址格式； 3、除了跳转指令B有条件执行功能之外，其他指令均为无条件执行，而且分支指令的跳转范围有更多限制； 4、数据处理指令是对通用寄存器进行操作，在大多数情况下，操作的结果放入其中一个操作数寄存器中，而不是放入第3个寄存器中；访问寄存器R8R15受到一定的限制，除MOV、ADD指令访问R8R15外，其他数据处理指令总是更新CPSR中ALU状态标志，访问寄存器R8R15的Thumb数据处理指令不能更新CPSR中的ALU状态指示。 5、Thumb状态下，单寄存器加载和存储指令只能访问寄存器R0R7； 6、LDM、STM指令可以

3、将任何范围为R0R7的寄存器子集加载或存储； 7、PUSH、POP指令使用栈寄存器R13作为基址堆栈操作。 8、The Thumb instruction set format:-大多数ARM数据处理指令采用的是3地址格式（除了64位乘法指令外）。 所有异常都会使微处理器返回到ARM模式状态，并在ARM的编程模式中处理。由于ARM微处理器字传送地址必须可被4整除（即字对准），半字传送地址必须可被2整除（即半字对准）。而Thumb指令是2个字节长，而不是4个字节，所以，由Thumb执行状态进入异常时其自然偏移与ARM不同。 16位Thumb指令集是从32位ARM指令集提取指令格式的，每条Thum

4、b指令有相同处理器模型所对应的32位ARM指令。 只要遵循ATPCS调用规则，Thumb子程序和ARM子程序就可以互相调用。在这种嵌入式系统软件开发中，为了增强系统的灵活性以及提高系统的整体性能经常需要使用16位的Thumb指令。如何有效、准确地使用ARM/Thumb状态切换（Interworking）是关系到整个系统成败的关键环节，也是在具体项目开发过程中相对比较难掌握的内容。本文主要介绍ARM体系结构中的ARM/Thumb状态切换（Interworking）。1 ARM/Thumb 指令的性能比较在ARM处理器中，内核同时支持32位的ARM指令和16位的Thumb令。对于ARM指令来说，所

5、有的指令长度都是32位，并且执行周期大多为单周期，指令都是有条件执行的。而THUMB指令的特点如下：指令执行条件经常不会使用；源寄存器与目标寄存器经常是相同的；使用的寄存器数量比较少；常数的值比较小；内核中的桶式移位器（barrel shifter）经常是不使用的； 也就是说16位的Thumb指令一般可以完成和32位ARM相同的任务。当用户使用C程序来处理应用时，如果编译为Thumb指令，那么它的目标代码大小只有编译为ARM指令时的65%左右，这样就增加了指令密度。从另一方面来看，处理器在这两种状态下的性能是依赖于指令执行的存储器的宽度的。下面的图一具体说明二者的性能比较。可以看出，在存储器是

6、32位的情况下，ARM性能较好，这时因为同样的代码编译的结果Thumb指令将会比ARM多，Thumb指令仍旧花费指令周期来从32-bit块内存预取。在16-bit内存上，即使有比ARM多的代码，这时Thumb性能也较好，因为Thumb每一条指令预取需要一个周期而每条ARM指令需要两个周期。另外在16-bit内存上，Thumb的性能降低了；这是因为数据去操作和特殊的堆栈操作，即使在Thumb下，堆栈操作仍是32-bit操作，导致低的性能在16-bit内存架构上。一个改进的方法是提供32-bit的内存来放置堆栈。在这种情况下的性能提高到了32-bit内存架构的水平。主要的差别是因为使用的整型的（3

7、2-bit）全局数据将仍被存储在16-bit内存上。 另外，与ARM代码相比较，使用Thumb代码，存储器的功耗会降低约30%。 图一 显然，ARM指令集和Thumb指令集各有其优点，若对系统的执行效率有较高的要求，应使用32位的存储系统和ARM指令集，若对系统的成本及功耗有较高的要求，则应使用16为的存储系统和Thumb指令集。2切换（Interwoking）的基本概念及切换时的子函数调用 在我们的实际系统应用中，因为ARM/Thumb指令具有不同的特点，所以不同的场合开发人员会有不同的选择。Thumb指令低密度及在窄存储器时性能高的特点使得它在大多数基于C代码的系统中有非常广泛的应用，但是

8、有些场合中系统只能使用ARM指令，比如：如果对于速度有比较高的要求，ARM指令在宽存储器中会提供更高的性能；某些功能只能由ARM指令来实现，比如：访问CPSR寄存器来使能/禁止中断或者改变处理器工作模式；访问协处理器CP15；执行C代码不支持的DSP算术指令；异常中断（Exception）处理。在进入异常中断后，内核自动切换到ARM状态。即在异常中断处理程序入口的一些指令是ARM指令，然后根据需要程序可以切换到Thumb状态，在异常中断处理程序返回前，程序再切换到ARM状态。ARM处理器总是从ARM状态开始执行。因而，如果要在调试器中运行Thumb程序，必须为该Thumb程序添加一个ARM程序

9、头，然后再切换到Thumb状态，调用该Thumb程序。 所以在实际系统中，内核状态需要经常的切换（Interworking）来满足系统性能需求。具体的切换是通过Branch Exchange即BX 指令来实现的。指令格式为： Thumb状态 BX Rn ARM状态 BX<condition> Rn其中Rn可以是寄存器R0R15中的任意一个。指令可以通过将寄存器Rn的内容拷贝到程序计数器PC来完成在4Gbyte地址空间中的绝对跳转，而状态切换是由寄存器Rn的最低位来指定的，如果操作数寄存器的状态位Bit0=0，则进入ARM状态，如果Bit0=1，则进入Thumb状态，图二给出了具体得

10、切换过程。图二下面是某系统中使用的程序切换实例。 CODE32 /ARM状态下的代码 LDR R0, =Into_Thumb+1 /产生跳转地址并且设置最低位 BX R0 /Branch Exchange 进入Thumb状态 … CODE16 /Thumb状态下的子函数 LDR R3, =Back_to_ARM /产生字对齐的跳转地址，最低位被清除 BX R3 /Branch Exchange 返回到ARM状态 CODE32 /ARM状态下的子函数 Bach_to_ARM在上面的程序中，CODE16/CODE32伪指令告诉汇编编译器后面的指令序列分别为Thumb/ARM指令。 在非

11、Interworking函数调用中，调用函数使用BL（Branch with Link）指令，即将返回地址保存在连接寄存器LR中，同时跳转到被调用的子函数程序入口。从子函数返回时执行指令 MOV PC, LR（当然也可能是其他形式的指令，如出栈指令）将LR值直接放入PC中，从而返回到调用函数中的下一条指令的地址，然后继续执行程序。 在Interworking函数的调用中，需要在编译时对此函数所在的源程序指定编译开关选项：-apcs / interwork ，即保证程序遵守ARM/Thumb程序混合使用的ATPCS规则。一般来说，这时生成的目标代码会增加2%左右。这样在编译器（compiler）

12、处理这个函数时就会用BX 指令取代MOV PC,LR指令，而且连接器（linker）会自动的产生一小段代码（veneers）来改变处理器状态（ARM/Thumb），具体过程如图3所示。图三编译/连接命令为： armcc -apcs/interwork arm_code.c –o arm_code.o tcc -apcs/interwork thumb_code.c &o thumb_code.o armlink arm_code.o thumb_code.o对于C/C+程序来说，当编译时如果增加 &apcs/interwork 选项，那就是告诉连接器自动增加一小段代码（veneer

13、）来实现函数调用时ARM/Thumb的状态切换。但是对于使用C程序中的Interwork选项，需要注意的是：对于一个C /C+源程序中不能同时包含ARM/Thumb指令；如果C/C+程序间接的调用另一种指令系统下的子程序，编译该程序时需要增加-apcs/interwork选项；如果调用程序和被调用程序是不同的指令，而被调用程序是Non-Interworking代码，这时不要使用函数指针来调用该被调用程序。下面的图四显示了C/C+程序在增加编译选项-apcs/interwork时将代码分别编译为ARM/THUMB指令时的情况。由于在Thumb状态下不能直接使用POP LR，所以使用了暂时寄存器R3。对于汇编程序来说，如果本代码是被调用的函数，则需按照以下步骤处理：增加 &apcs/interwork 选项；用BX来返回；EXPORT本函数名；如果本代码是调用函数，那就只需要用BL指令来