ARM汇编（第三部分）ARM指令集

叁歲伎倆 2023-01-17 09:23 264阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  ARM & Thumb
 *   *  ARM和Thumb之间的区别：
 *  ARM指令简介

# ARM & Thumb #

ARM处理器有两种主要状态可以运行（ARM和Thumb）（在这里不包括Jazelle）。这些状态与特权级别无关。例如，以SVC模式运行的代码可以是ARM或Thumb。这两种状态之间的主要区别是指令集，其中**ARM状态下的指令始终为32位**，**Thumb状态下的指令为16位**（但可以为32位）。知道何时以及如何使用Thumb对于我们的ARM利用开发目的尤其重要。在编写ARM shellcode时，我们需要摆脱NULL字节，而使用16位Thumb指令而不是32位ARM指令会减少使用它们的机会。

ARM版本的调用约定不仅令人困惑，而且并非所有ARM版本都支持相同的Thumb指令集。在某个时候，ARM引入了增强的Thumb指令集（伪名：Thumbv2），该指令集允许32位Thumb指令甚至条件执行，而在此之前的版本中是不可能的。为了在Thumb状态下使用条件执行，引入了“ it”指令。但是，此指令在以后的版本中被删除，并交换了一些本应使事情变得不那么复杂的东西，但是却达到了相反的目的。我不知道在所有不同的ARM版本中ARM / Thumb指令集的所有不同变体，老实说我不在乎。你也不应该 您唯一需要知道的是目标设备的ARM版本及其特定的Thumb支持，以便您可以调整代码。ARM信息中心应帮助您确定ARM版本的详细信息（http://infocenter.arm.com/help/index.jsp）。

如前所述，有不同的Thumb版本。不同的命名只是为了使它们彼此区分（处理器本身始终将其称为Thumb）。

*  Thumb-1（16位指令）：在ARMv6和更早的体系结构中使用。
 *  Thumb-2（16位和32位指令）：通过添加更多指令并使它们的宽度为16位或32位（ARMv6T2，ARMv7）来扩展Thumb-1。
 *  ThumbEE：包括一些针对动态生成的代码（在执行之前或执行期间在设备上编译的代码）的更改和添加。

## ARM和Thumb之间的区别： ##

*  条件执行：ARM状态下的所有指令均支持条件执行。某些ARM处理器版本允许使用IT指令在Thumb中有条件执行。有条件的执行导致更高的代码密度，因为它减少了要执行的指令数量并减少了昂贵的分支指令数量。
 *  32位ARM和Thumb指令：32位Thumb指令带有.w后缀。
 *  桶形移位器是ARM模式的另一个独特功能。它可以用于将多个指令缩小为一个。例如，您可以使用左移1-> Mov R1，R0，LSL，而不是使用两条指令进行乘法运算（将寄存器乘以2并使用MOV将结果存储到另一个寄存器中），而不是在MOV指令中包含乘法＃1; R1 = R0 \* 2

要切换处理器执行的状态，必须满足以下两个条件之一：

*  我们可以使用分支指令BX（分支和交换）或BLX（分支，链接和交换）并将目标寄存器的最低有效位设置为1。这可以通过在偏移量上加1来实现，例如0x5530 + 1。可能会认为这将导致对齐问题，因为指令是2字节或4字节对齐的。这不是问题，因为处理器将忽略最低有效位。有关更多详细信息，请参见 第6部分：条件执行和分支。
 *  我们知道，如果当前程序状态寄存器中的T位置1，则我们处于Thumb模式。

# ARM指令简介 #

这部分的目的是简要介绍ARM的指令集及其一般用法。对于我们而言，至关重要的是要了解最小的汇编语言是如何工作的，它们如何相互连接以及将它们组合起来可以实现什么。

如前所述，汇编语言由指令组成，而指令是主要的构建块。ARM指令通常后跟一个或两个操作数，并且通常使用以下模板：

MNEMONIC { S} { condition} { Rd}，Operand1，Operand2

由于ARM指令集的灵活性，并非所有指令都使用模板中提供的所有字段。但是，模板中字段的用途描述如下：

MNEMONIC     -指令的简称（助记符）
    { S}          -可选的后缀。如果指定了S，则根据操作结果更新条件标志
    { condition}  -执行指令需要满足的条件
    { Rd}         -用于存储指令结果的寄存器（目标）
    Operand1     -第一个操作数。寄存器或立即值
    Operand2     -第二个（灵活的）操作数。可以是立即数（数字）或带可选移位的寄存器

虽然MNEMONIC，S，Rd和Operand1字段很简单，但condition和Operand2字段需要更多说明。条件字段与CPSR寄存器的值紧密相关，或者确切地说，与寄存器内特定位的值紧密相关。Operand2之所以称为灵活操作数，是因为我们可以以各种形式使用它-作为立即值（具有有限的一组值），寄存器或带移位的寄存器。例如，我们可以将这些表达式用作Operand2：

＃123      -立即值（一组有限的值）。 
    Rx         -寄存器x（如R1，R2，R3 ...）
    Rx，ASR n  -寄存器x算术右移n位（1 = n = 32）
    Rx，LSL n  -逻辑x左移n位的寄存器x（0 = n = 31）
    Rx，LSR n  -寄存器x的逻辑右移n位（1 = n = 32）
    Rx，ROR n  -向右旋转n位的寄存器x（1 = n = 31）
    Rx，RRX    -寄存器x向右旋转一位，扩展

作为一个简短的示例，说明了不同种类的指令的外观，让我们看一下以下列表。

ADD   R0, R1, R2       -将R1（Operand1）和R2（Operand2以寄存器形式）的内容相加并将结果存储到R0（Rd）中
    ADD   R0, R1, #2       -将R1（Operand1）和值2（Operand2以立即值形式）的内容相加并将结果存储到R0（Rd）中
    MOVLE R0, #5           -仅在满足条件LE（小于或等于）的情况下，将数字5（Operand2，因为编译器将其视为MOVLE R0，R0，＃5）移动到R0（Rd）。
    MOV   R0, R1, LSL #1   -将R1的内容（逻辑左移的寄存器形式的操作数2）左移一位至R0（Rd）。因此，如果R1的值为2，则将其左移一位并变为4。然后将4移至R0。

作为一个简短的摘要，让我们看一下将在以后的示例中使用的最常见的说明。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>操作说明</th> 
   <th>描述</th> 
   <th>操作说明</th> 
   <th>描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>MOV</td> 
   <td>移动数据</td> 
   <td>EOR</td> 
   <td>按位异或</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MVN</td> 
   <td>移动并取反</td> 
   <td>LDR</td> 
   <td>加载</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ADD</td> 
   <td>加法</td> 
   <td>STR</td> 
   <td>储存</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>SUB</td> 
   <td>减法</td> 
   <td>LDM</td> 
   <td>加载多个</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>MUL</td> 
   <td>乘法</td> 
   <td>STM</td> 
   <td>储存多个</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>LSL</td> 
   <td>逻辑左移</td> 
   <td>PUSH</td> 
   <td>推入堆栈</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>LSR</td> 
   <td>逻辑右移</td> 
   <td>POP</td> 
   <td>弹出堆栈</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ASR</td> 
   <td>算术右移</td> 
   <td>B</td> 
   <td>分支</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ROR</td> 
   <td>右旋</td> 
   <td>BL</td> 
   <td>分支使用链接</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>CMP</td> 
   <td>比较</td> 
   <td>BX</td> 
   <td>分支与交换</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>AND</td> 
   <td>按位与</td> 
   <td>BLX</td> 
   <td>分支使用链接和交换</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ORR</td> 
   <td>按位或</td> 
   <td>SWI / SVC</td> 
   <td>系统调用</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>