检测 Thumb-2 指令和 PC 偏移位置
Detecting Thumb-2 instruction and location of PC offset
我是 ARM 的新手，我正在尝试了解指令是怎样的 interpreted/executed:
据我所知，在 ARM 上非常简单，因为每条指令占用 4 个字节，并且所有指令也都按 4 个字节对齐。
Thumb-2 有问题，它们的指令可能都是 16/32 位长。我读过为了确定当前指令是否为 16/32 位长，处理器读取一个字（32 位）并评估某些位 [15:11] 上的第一个半字。如果这些位是 0b11101/0b11110/0b11111 那么该半字是 32 位指令的第一个半字，否则它是 16 位指令（我不太明白为什么这些特定字节决定了这一点）。所以一个例子应该是：
0x4000 16-bit
0x4002 32-bit
0x4006 16-bit
0x4008 16-bit
0x400a 32-bit
然后处理器应该从 0x4000 抓取到 0x4004，评估第一个半字（0x4000 到 0x4002）如果指令是 16 位那么它就跳到下一个半字并重复这个过程但是如果半字表示 32 位地址然后它跳过下一个半字并执行该 32 位指令？
此外，我对 thumb-2 中的 PC 指向何处感到困惑，是否还有两条指令？
我们大多数人不t/won不知道它在逻辑中是如何实现的（并且有各种内核，所以每个内核都可能不同）。但是以前未定义的指令在 armv6-m 中变成了 thumb-2 扩展，然后在 armv7-m 中变成了 150 个新指令。
想想处理器获取 16 位指令，有时它会运行一个可变长度的指令。就像其他可变长度处理器一样，x86 将查看单字节指令，然后基于它可能需要也可能不需要查看下一个字节等等，直到它解析了整个指令。同样在这里，它会查看一个半字来确定它是否拥有所需的一切，如果没有，它会抓住下一个半字来获取其余信息。
0x4000 16-bit
0x4002 32-bit
0x4006 16-bit
0x4008 16-bit
0x400a 32-bit
处理器获取 0x4000，看到它有它需要的东西，然后执行。处理器获取 0x4002，发现它需要另一个半字，获取 0x4004，执行。处理器抓取 0x4006 有它需要执行的东西。抓取 0x4008 有它需要执行的内容。抓取 0x400A 发现它需要另一个半字，抓取 0x400C，执行。
那些位模式以前是未定义的指令，现在它们是可变长度指令定义的一部分。就像以 0b010000 开头的指令是数据处理指令一样，要确定它是加法还是异或，您必须查看其他位。这些位模式定义了 thumb-2 扩展，然后这两个半字中的其他位定义了完整指令是什么。
为什么是这些位模式？如果你愿意，你可以认为它是任意的，所有指令集都有人（/组）坐下来决定什么位模式意味着什么，这里没有什么不同。指令集 space 中有特定模式的空间，因此使用了这些模式。在处理器系列的生命后期添加指令并不少见，以 x86 为例。加上许多其他的，对于像 x86 或 6502 之类的 8 bitter 或任何你可以使用 8 bit instruction/opcode 作为你的下一个新指令，或者你将以前未使用的 byte/opcode 扩展为更多例如你拿一个未使用的 byte/opcode ，那个字节现在意味着查看下一个字节，下一个字节最多可以是 256 条新指令，或者它可以简单地补充指定寄存器或操作等的第一个字节。这里没有什么不同，在这条路上，手臂扩展了拇指指令集，消耗了一定百分比的指令，表明这是一条可变长度指令，但在这 32 位中，仍然有相当多的位允许更大的指令和更多的选项。 （但失去了拇指和手臂指令之间的一对一关系，所有拇指指令（不是 thumb-2 扩展）直接映射到全尺寸手臂指令）。
每个核心都不同，它们不会一次都取一个字，thumb-2 扩展不必对齐，因此整个 thumb-2 指令不一定适合处理器的对齐字取做取词。将（预）取器和解码器视为两个独立的东西，因为它们在功能上解码器在拇指模式下一次需要 16 位，它是如何具体实现的？不知道。在解码第一个之前，他们是否等待两个半字准备就绪？不知道。每个实现都一样吗？不知道，希望不会。就获取而言，它们与您在 ARM 文档中看到的不同，我认为芯片供应商至少可以在编译时选择一个（如果不是更多的话）。
如果您来自例如基于 MIPS 的教科书并试图了解其他处理器，这可能会造成混淆，请理解这些教科书和术语是为了理解和词汇，流水线通常没有那么深，您通常不要一次获取整个指令（x86 不会一次获取一个字节，它会一次获取许多指令）。 risc-v 的问题比 arm 和 mips 更糟糕，因为你可以有 16 位压缩指令、32 位指令和 64 位指令，32 位指令不必在 risc-v 上对齐（64 位指令也不必对齐）位）所以一次获取 32 并不能得到完整的指令，获取器与解码器是分开的，一旦足够，解码器就可以完成。
我想说 thumb 领先两个（独立于 thumb2 扩展或不）所以 pc+4，应该很容易弄清楚。
Disassembly of section .text:
00000000 <hello-0xe>:
0: e005 b.n e <hello>
2: bf00 nop
4: bf00 nop
6: f000 b802 b.w e <hello>
a: bf00 nop
c: bf00 nop
0000000e <hello>:
e: bf00 nop
是的，所以在这两种情况下都提前了两个拇指大小的半字 (pc+4)。如果前面有两条指令，情况会复杂得多，这就是过去为了便于记忆而采用的方式。如果前面有两条指令，那么有时是 pc+4，有时是 pc+6，有时是 pc+8 逻辑必须解码两条指令才能知道 pc 如何偏移两条指令中的第一条，所以坚持使用 pc +4 一直以来都是拇指模式，这是明智的做法。
我是 ARM 的新手，我正在尝试了解指令是怎样的 interpreted/executed:
据我所知，在 ARM 上非常简单，因为每条指令占用 4 个字节，并且所有指令也都按 4 个字节对齐。
Thumb-2 有问题，它们的指令可能都是 16/32 位长。我读过为了确定当前指令是否为 16/32 位长，处理器读取一个字（32 位）并评估某些位 [15:11] 上的第一个半字。如果这些位是 0b11101/0b11110/0b11111 那么该半字是 32 位指令的第一个半字，否则它是 16 位指令（我不太明白为什么这些特定字节决定了这一点）。所以一个例子应该是：
0x4000 16-bit
0x4002 32-bit
0x4006 16-bit
0x4008 16-bit
0x400a 32-bit
然后处理器应该从 0x4000 抓取到 0x4004，评估第一个半字（0x4000 到 0x4002）如果指令是 16 位那么它就跳到下一个半字并重复这个过程但是如果半字表示 32 位地址然后它跳过下一个半字并执行该 32 位指令？
此外，我对 thumb-2 中的 PC 指向何处感到困惑，是否还有两条指令？
我们大多数人不t/won不知道它在逻辑中是如何实现的（并且有各种内核，所以每个内核都可能不同）。但是以前未定义的指令在 armv6-m 中变成了 thumb-2 扩展，然后在 armv7-m 中变成了 150 个新指令。
想想处理器获取 16 位指令，有时它会运行一个可变长度的指令。就像其他可变长度处理器一样，x86 将查看单字节指令，然后基于它可能需要也可能不需要查看下一个字节等等，直到它解析了整个指令。同样在这里，它会查看一个半字来确定它是否拥有所需的一切，如果没有，它会抓住下一个半字来获取其余信息。
0x4000 16-bit
0x4002 32-bit
0x4006 16-bit
0x4008 16-bit
0x400a 32-bit
处理器获取 0x4000，看到它有它需要的东西，然后执行。处理器获取 0x4002，发现它需要另一个半字，获取 0x4004，执行。处理器抓取 0x4006 有它需要执行的东西。抓取 0x4008 有它需要执行的内容。抓取 0x400A 发现它需要另一个半字，抓取 0x400C，执行。
那些位模式以前是未定义的指令，现在它们是可变长度指令定义的一部分。就像以 0b010000 开头的指令是数据处理指令一样，要确定它是加法还是异或，您必须查看其他位。这些位模式定义了 thumb-2 扩展，然后这两个半字中的其他位定义了完整指令是什么。
为什么是这些位模式？如果你愿意，你可以认为它是任意的，所有指令集都有人（/组）坐下来决定什么位模式意味着什么，这里没有什么不同。指令集 space 中有特定模式的空间，因此使用了这些模式。在处理器系列的生命后期添加指令并不少见，以 x86 为例。加上许多其他的，对于像 x86 或 6502 之类的 8 bitter 或任何你可以使用 8 bit instruction/opcode 作为你的下一个新指令，或者你将以前未使用的 byte/opcode 扩展为更多例如你拿一个未使用的 byte/opcode ，那个字节现在意味着查看下一个字节，下一个字节最多可以是 256 条新指令，或者它可以简单地补充指定寄存器或操作等的第一个字节。这里没有什么不同，在这条路上，手臂扩展了拇指指令集，消耗了一定百分比的指令，表明这是一条可变长度指令，但在这 32 位中，仍然有相当多的位允许更大的指令和更多的选项。 （但失去了拇指和手臂指令之间的一对一关系，所有拇指指令（不是 thumb-2 扩展）直接映射到全尺寸手臂指令）。
每个核心都不同，它们不会一次都取一个字，thumb-2 扩展不必对齐，因此整个 thumb-2 指令不一定适合处理器的对齐字取做取词。将（预）取器和解码器视为两个独立的东西，因为它们在功能上解码器在拇指模式下一次需要 16 位，它是如何具体实现的？不知道。在解码第一个之前，他们是否等待两个半字准备就绪？不知道。每个实现都一样吗？不知道，希望不会。就获取而言，它们与您在 ARM 文档中看到的不同，我认为芯片供应商至少可以在编译时选择一个（如果不是更多的话）。
如果您来自例如基于 MIPS 的教科书并试图了解其他处理器，这可能会造成混淆，请理解这些教科书和术语是为了理解和词汇，流水线通常没有那么深，您通常不要一次获取整个指令（x86 不会一次获取一个字节，它会一次获取许多指令）。 risc-v 的问题比 arm 和 mips 更糟糕，因为你可以有 16 位压缩指令、32 位指令和 64 位指令，32 位指令不必在 risc-v 上对齐（64 位指令也不必对齐）位）所以一次获取 32 并不能得到完整的指令，获取器与解码器是分开的，一旦足够，解码器就可以完成。
我想说 thumb 领先两个（独立于 thumb2 扩展或不）所以 pc+4，应该很容易弄清楚。
Disassembly of section .text:
00000000 <hello-0xe>:
0: e005 b.n e <hello>
2: bf00 nop
4: bf00 nop
6: f000 b802 b.w e <hello>
a: bf00 nop
c: bf00 nop
0000000e <hello>:
e: bf00 nop
是的，所以在这两种情况下都提前了两个拇指大小的半字 (pc+4)。如果前面有两条指令，情况会复杂得多，这就是过去为了便于记忆而采用的方式。如果前面有两条指令，那么有时是 pc+4，有时是 pc+6，有时是 pc+8 逻辑必须解码两条指令才能知道 pc 如何偏移两条指令中的第一条，所以坚持使用 pc +4 一直以来都是拇指模式，这是明智的做法。