如何判断一个字（4 字节）是 16 位指令还是 32 位指令？答案

【问题标题】：How to determine if a word(4 bytes) is a 16-bit instruction or 32-bit instruction?如何判断一个字（4 字节）是 16 位指令还是 32 位指令？
【发布时间】：2015-03-04 16:53:41
【问题描述】：

如何知道字中的字节代表的是 16 位指令还是 32 位指令？
我提到了 ARM ARMv7M，我不清楚如何区分它是 16 位指令还是 32 位指令。
它说
If bits [15:11] of the halfword being decoded take any of the following values, the halfword is the first halfword of a 32-bit instruction: • 0b11101 • 0b11110 • 0b11111. Otherwise, the halfword is a 16-bit instruction

这是否意味着处理器总是获取半字，检查它们并决定它是 16 位还是 32 位？
第一个半字是什么意思？位[31-16] 或位[15-0] 在一个字中？

如果我有 32 位，那么我能知道它是 32 位指令还是 16 位指令？

谢谢。

【问题讨论】：

标签： arm decoding armv7 cortex-m3 opcodes

【解决方案1】：

在 Thumb 中，“32 位”指令仍然由两个单独的半字组成，因此“第一个半字”是编码的第一个半字，它没有说明内存中的布局。 Thumb 指令是半字对齐的，因此任何给定的内存字都可以保存两条 16 位指令、一条 16 位指令和一条 32 位指令的一半、两条不同的 32 位指令的两半或一个完整的 32 -位指令。

从概念上讲，处理器一次解码一个半字，因此如果它看到上述位模式之一，它知道它还需要解码下一个半字才能真正执行该指令。自从 Cortex-M3/M4 only ever actually fetch whole 32-bit words from memory 以来，现实情况稍微复杂化了这一点，因此“指令获取”的数量与实际解码和执行的指令数量之间的相关性取决于代码本身。试想一下，这些提取是为了重新填充一个 4 字节的缓冲区，管道会从该缓冲区中抽出单个半字（据我所知，这可能与事实相差不远）。

因此，如果您有一个半字在其高位中包含其中一个值，那么您就知道它是 32 位编码的前半部分，并且您需要结合下一个半字来解释它。相反，如果您的半字在其高位有任何其他值，则它要么是 16 位编码，要么是 32 位编码的后半部分，具体取决于前一个半字是什么。

请注意，指令总是小端序，因此 32 位编码的实际内存布局如下所示，其中地址 A 是偶数：

          --------------------------------
address A | bits 7:0 of first halfword   |
          --------------------------------
      A+1 | bits 15:8 of first halfword  |
          --------------------------------
      A+2 | bits 7:0 of second halfword  |
          --------------------------------
      A+3 | bits 15:8 of second halfword |
          --------------------------------

【讨论】：

Thumb-2 怎么样？此模式具有 16 位和 32 位长指令。如果我们在 Thumb-2 中，相同的规则是否适用于判断它是 16 位还是 32 位长指令？另外，哪些架构有 Thumb 模式，哪些有 Thumb-2？
@Sam Thumb-2 是 32 位 Thumb 编码 (along with other stuff)，没有“Thumb-2 模式”。请注意，并非所有自 ARMv6T2 以来的架构都支持 Thumb 状态下的所有 Thumb-2 功能 - 例如v6M 有一些 32 位编码，但不支持条件执行。
感谢您的信息。就我而言，我知道在我拥有的 32 位中肯定有 16 位或 32 位指令，那么我必须检查单词的位 [31-16] 才能知道编码，对吗？
@UchiaItachi 这取决于您单词的确切格式 - 例如如果它确实包含 16 位编码，那么 other 16 位是什么，它们的顺序是什么？我会说“看看你希望在哪个位中找到 16 位编码，如果它是一个”，但我已经可以想象在某些情况下这是不正确的。
以下是我的理解。我会检查 bits[31-16] 并检查它是否是 32 位指令。如果它不是 32 位指令，则 bits[15-0] 是 16 位指令，另一个半字可以是 16 位指令或 32 位指令的下半字。但是如果它是 16 位的，那么我已经完成了它，我不需要另一个半字是什么。如果不是，则知道它是 32 位指令。