数据传送指令之：单数据交换指令

5.5  单数据交换指令

交换指令是load/store指令的一种特例，它把一个寄存器单元的内容与寄存器内容交换。交换指令是一个原子操作（atomic operation），也就是说，在连续的总线操作中读/写一个存储单元，在操作期间阻止其他任何指令对该存储单元的读/写。

交换指令如表5.4所示。

表5.4    交换指令SWP

续表

5.5.1  字交换指令SWP

（1）指令编码格式

SWP指令用于将内存中的一个字单元和一个指定寄存器的值相交换。操作过程如下，假设内存单元地址存放在寄存器<Rn>中，指令将<Rn>中的数据读取到目的寄存器Rd中，同时将另一个寄存器<Rm>的内容写入到该内存单元中。当<Rd>和<Rm>为同一个寄存器时，指令交换该寄存器和内存单元的内容。

指令的编码格式如图5.20所示。

图5.20  SWP指令编码格式

（2）指令的语法格式

SWP{<cond>}  <Rd>，<Rm>，[<Rn>]

① <cond>

为指令编码中的条件域。它指示SWP指令在什么条件下执行。当<cond>忽略时，指令为无条件执行（cond=AL（Alway））。

② <Rd>

目标寄存器。

③ <Rm>

寄存器包含将要存储到内存中的数据。

④ <Rn>

寄存器中包含将要访问的内存地址。

（3）指令操作的伪代码

指令操作伪代码如下面程序段所示。

If  ConditionPassed{cond}  then

     If  Rn[1:0]==0b00  then

            Temp=memory[Rn,4]

     Else  if  Rn[1:0]==0b01  then

            Temp=memory[Rn,4]  Rotate_right 8

     Else  if  Rn[1:0]==0b10  then

            Temp=memory[Rn,4]  Rotate_right 16

     Else  /*  Rn[1:0]==0b11  */

            Temp=memory[Rn,4]  Rotate_right 24

     Memory[Rn,4]=Rm

     Rd=temp

5.5.2  字节交换指令SWPB

（1）指令编码格式

SWPB指令用于将内存中的一个字节单元和一个指定寄存器的低8位值相交换，操作过程如下。假设内存单元地址存放在寄存器<Rn>中，指令将<Rn>中的数据读取到目的寄存器Rd中，寄存器Rd的高24位设为0，同时将另一个寄存器<Rm>的低8位内容写入到该内存字节单元中。当<Rd>和<Rm>为同一个寄存器时，指令交换该寄存器低8位内容和内存字节单元的内容。

指令的编码格式如图5.21所示。

图5.21  SWPB指令编码格式

（2）指令的语法格式

SWP{<cond>}B  <Rd>，<Rm>，[<Rn>]

① <cond>

为指令编码中的条件域。它指示SWPB指令在什么条件下执行。当<cond>忽略时，指令为无条件执行（cond=AL（Alway））。

② <Rd>

目标寄存器。

③ <Rm>

寄存器包含将要存储到内存中的数据。

④ <Rn>

寄存器中包含将要访问的内存地址。

（3）指令操作的伪代码

指令操作伪代码如下面程序段所示。

If  ConditionPassed{cond}  then

     Temp=Memory[Rn,1]

     Memory[Rn,1]=Rm[7:0]

     Rd=temp

5.5.3  交换指令SWP应用

寄存器和存储器交换指令SWP指令用于将一个内存单元（该单元地址放在寄存器Rn中）的内容读取到一个寄存器Rd中，同时将另一个寄存器Rm的内容写到该内存单元中，使用SWP可实现信号量操作。

格式如下。

SWP{cond}B  Rd，Rm，[Rn]

其中，B为可选后缀，若有B，则交换字节，否则交换32位字。Rd为目的寄存器，存储从存储器中加载的数据，同时，Rm中的数据将会被存储到存储器中。若Rm与Rn相同，则为寄存器与存储器内容进行交换。Rn为要进行数据交换的存储器地址，Rn不能与Rd和Rm相同。

【例5.6】SWP指令举例。

SWP  r1，r1，[r0]         ;将r1的内容与r0指向的存储单元内容进行交换

SWPB  r1，r2，[r0]        ;将r0指向的存储单元内容读取一字节数据到r1中（高24位清零），

                       并将r2的内容写入到该内存单元中（最低字节有效）

使用SWP指令可以方便地进行信号量操作。

12C_SEM      EQU     0x40003000

             ……

12C_SEM_WAIT

          MOV      r0,#0

          LDR      r0,=12C_SEM

          SWP      r1,r1,[r0]        ;取出信号量，并将其设为0

          CMP      r1,#0             ;判断是否有信号

          BEQ      12C_SEM_WAIT       ;若没有信号则等待