arm_load_store

Адресация данных в памяти

Дригие материалы семинара

• Reference по ARM
• Лекция по IEEE754

Основные команды

Как свойственно классической RISC-архитектуре, процессор ARM может выполнять операции только над регистрами. Для доступа к памяти используются отдельные команды загрузки (ldr) и сохранения (str).

Общий вид команд:

LDR{условие}{тип} Регистр, Адрес
STR{условие]{тип} Регистр, Адрес

где {условие} - это условие выполнения команды, может быть пустым (см. предыдущий семинар); {тип} - тип данных:

• B - беззнаковый байт
• SB - знаковый байт
• H - полуслово (16 бит)
• SB- знаковое полуслово
• D - двойное слово.

Если тип в названии команды не указан, то подразумевается обычное слово. Обратите внимание, что для выполнения операций загрузки/сохранения данных, меньших, чем машинное слово, отдельно выделяются знаковые команды, которые делают аккуратное расширение бит нулями, сохраняя при этом старший знаковый бит.

В случае операций загрузки/сохранения пары регистров (двойное слово), регистр должен быть с четным номером. Второе машинное слово подразумевается в соседнем регистре с номером Rn+1.

Адресация

Адрес имеет вид: [R_base {, offset}] где R_base - имя регистра, который содержит базовый адрес в памяти, а необязательный параметр offset - смещение относительно адреса. Итоговый адрес определяется как *R_base + offset.

Смещение может быть как именем регистра, так и численной константой, закодированной в команду. Регистры обычно используются для индексации элементов массива, константы - для доступа к полям структуры или локальным переменным и аргументам относительно [sp].

Адресация полей Си-структур

По стандарту языка Си, поля в памяти структур размещаются по следующим правилам:

• порядок полей в памяти соответствует порядку полей в описании структуры
• размер структуры должен быть кратен размеру машинного слова
• данные внутри машинных слов размещаются таким образом, чтобы быть прижатыми к их границам.

Таким образом, размер структуры не всегда совпадает с суммой размеров отдельных полей. Например:

struct A {
  char  f1; // 1 байт
  int   f2; // 4 байта
  char  f3; // 1 байт
};
// 1 + 4 + 1      = 6 байт
// size(struct A) = 12 байт

В данном примере поле f1 занимает часть машинного слова, поле f2 - имеет размер 4 байта, поэтому занимает уже следующее машинное слово, и для поля f3 приходится использовать ещё одно. Простая перестановка полей местами позволяет сэкономить 4 байта:

struct A {
  char  f1; // 1 байт
  char  f3; // 1 байт
  int   f2; // 4 байта  
};
// 1 + 1 + 4      = 6 байт
// size(struct A) = 8 байт

В этом случае поля f1 и f3 занимают одно и то же машинное слово.

Компилятор GCC имеет нестандартный аттрибут packed, позволяющий создавать "упакованные" структуры, размер которых равен сумме размеров отдельных его полей:

struct A {
  char  f1; // 1 байт
  int   f2; // 4 байта
  char  f3; // 1 байт
} __attribute__((packed));
// 1 + 4 + 1      = 6 байт
// size(struct A) = 6 байт