ARM微处理器的编程模型之：数据类型

ARM采用的是32位架构，ARM的基本数据类型有以下3种。

· Byte：字节，8bit。

· Halfword：半字，16bit（半字必须于2字节边界对齐）。

· Word：字，32bit（字必须于4字节边界对齐）。

存储器可以看作是序号为0～2³²−1的线性字节阵列。图3.1所示为ARM存储器的组织结构。

图3.1 ARM存储器组织结构

图3.1所示为存储器的一小片区域，其中每一个字节都有惟一的地址。字节可以占用任一位置，图中给出了几个例子。长度为1个字的数据项占用一组4字节的位置，该位置开始于4的倍数的字节地址（地址最末两位为00）。图3.1中包含了3个这样的例子。半字占有两个字节的位置，该位置开始于偶数字节地址（地址最末一位为0）。

注意

① ARM系统结构v4以上版本支持以上3种数据类型，v4以前版本仅支持字节和字。

② 当将这些数据类型中的任意一种声明成unsigned类型时，N位数据值表示范围为0～2n−1的非负数，通常使用二进制格式。

③ 当将这些数据类型的任意一种声明成signed类型时，N位数据值表示范围为−2ⁿ⁻¹～2ⁿ⁻¹−1的整数，使用二进制的补码格式。

④ 所有数据类型指令的操作数都是字类型的，如“ADD r1，r0，＃0x1”中的操作数“0x1”就是以字类型数据处理的。

⑤ Load/Store数据传输指令可以从存储器存取传输数据，这些数据可以是字节、半字、字。加载时自动进行字节或半字的零扩展或符号扩展。对应的指令分别为LDR/BSTRB（字节操作）、LDRH/STRH（半字操作）、LDR/STR（字操作）。详见后面的指令参考。

⑥ ARM指令编译后是4个字节（与字边界对齐）。Thumb指令编译后是2个字节（与半字边界对齐）。

浮点运算使用在ARM硬件指令集中未定义的数据类型。

尽管如此，但ARM公司在协处理器指令空间定义了一系列浮点指令。通常这些指令全部可以通过未定义指令异常（此异常收集所有硬件协处理器不接受的协处理器指令）在软件中实现，但是其中的一小部分也可以由浮点运算协处理器FPA10以硬件方式实现。

另外，ARM公司还提供了用C语言编写的浮点库作为ARM浮点指令集的替代方法（Thumb代码只能使用浮点指令集）。该库支持IEEE标准的单精度和双精度格式。C编译器有一个关键字标志来选择这个历程。它产生的代码与软件仿真（通过避免中断、译码和浮点指令仿真）相比既快又紧凑。

从软件角度看，内存相对于一个大的字节数组，其中每个数组元素（字节）都是可寻址的。

ARM支持大端模式（big-endian）和小端模式（little-endian）两种内存模式。

图3.2和图3.3分别显示了内存的大端模式和小端模式。

图3.2 大端模式

图3.3 小端模式

下面的例子显示了使用内存大/小端（big/little endian）的存取格式。

【例3.1】

程序执行前：

r0=0x11223344

执行指令：

r1=0x100

STR r0，[r1]

LDRB r2，[r1]

执行后：

小端模式下：r2=0x44

大端模式下：r2=0x11

上面的例子向我们提示了一个潜在的编程隐患。在大端模式下，一个字的高地址放的是数据的低位，而在小端模式下，数据的低位放在内存中的低地址。要小心对待存储器中一个字内字节的顺序。