有关Thumb-2的ARM / Thumb交互操作混淆

Question

我一直在浏览ARM ISA相关文档，到目前为止，我相信我对ARM / Thumb互通的基础知识有了很好的理解。我将在下面快速总结一下：

• 指令可以是4字节对齐（ARM）或2字节对齐（Thumb）。
• Thumb和ARM指令位于不同的区域，即如果没有显式处理器状态更改，它们不会混合。
• 执行bx，blx，ldm，ldr时，可能会发生状态更改。在ARM或Thumb之间进行选择取决于地址中最低有效位的值，该值分别可以是0或1。
• 处理器的当前状态可以是ARM或拇指。这取决于CPSR的第5位的状态。

状态变更规则可以在下图中总结为paper：

然而，Thumb-2指令让我感到困惑。例如，让我们检查指令ADC的编码，该编码可以在ARMv7-A / R参考手册的A8.8.2部分找到。基本上，相同的指令具有3个不同的编码16位（Thumb），32位（Thumb2）和32位（ARM）。

以下是我的问题：

• 32位Thumb-2指令是在处理器的ARM或Thumb模式下执行的吗？ （我假设后者但不确定）

• 有些资源提到ARM / Thumb指令可以自由地＆＃34;用拇指2混合。这是否意味着使用bx，blx，ldm或ldr进行显式状态更改并不需要发生？

最后注意，这是我最接近的question，但是，我专注于互通。

Answer 1

选择模式

  

到目前为止，我相信我对ARM / Thumb互通的基础知识有了很好的理解。

嗯，这很有用，它确实是旧故事的一部分。最初，只有ARM 32位指令（1980年代 - 1990年代中期）。然后，ARM制作了一个类似于压缩前端的模式，将严格的16位操作码扩展为32位。这是 thumb 模式（20世纪90年代中期到2005年）。然后ARM出现了 thumb2 （这有些模糊），主要是16bit和32bit指令的混合（~2005到当前）。

交互操作的概念仅对具有 thumb （旧）和ARM功能的CPU有用。如果您有一个 thumb2 CPU和一个具有正常内存（1+等待状态）的良好编译器，那么<​​strong> thumb2 几乎总是最佳选择。

Thumb2混合

在 thumb2 处理器中，您不需要互通！即，你不改变模式。您可以使用 thumb 16位编码，如果您要求无法使用的助记符，汇编程序将发出32位版本。 Cortex-M CPU只有 thumb2 模式（实际上是带有指令扩展名的 thumb 模式）。

拆卸

实际上并没有三种类型的操作码，而是两种带有扩展名的操作码。

• 原始32位ARM操作码。
• 仅限16位拇指编码。
• thumb2 扩展程序，所有拇指操作码加上更多。

由于 thumb 操作码更密集，因此无法执行所有类型的操作。因此，与ARM相比， thumb ADC是有限的。但是，对于大多数说明，ARM Holding更新了 thumb2 （CPU中唯一的模式是拇指; thumb2 是额外的指令/操作码）以获得ARM模式的所有功能ADC。

有关于在其他地方识别二进制模式的讨论。假设代码没有试图混淆并且人们做出了理性的选择，那么你将只有两种类型的反汇编。

1. ARM 32位
2. 的的Thumb2

thumb2 反汇编程序应该使用纯 thumb 代码。大多数人不使用交互工作。如果他们这样做，那么二进制文件的很大一部分将是拇指模式，在ARM模式下具有较小的性能关键部分。

thumb2 的一个难点是混合的16/32位可能会导致反汇编程序错误解释指令流，如果它解码一个32位编码的中间流。

  

最后请注意，这是我的the closest question，然而，我正专注于互通。

互通在 thumb2 CPU上毫无意义。由于您的问题被标记为反汇编，因此我尝试回答这个问题，而不是主要关于模式是什么的其他问题。对于 elf 反汇编，反汇编程序应该没有任何问题来找到主要功能入口点，并且应该能够在没有太多问题的情况下进行反汇编。

Answer 2

  

32位Thumb-2指令是在处理器的ARM或Thumb模式下执行的吗？

     

可以访问Thumb-2指令，当处理器处于Thumb状态时，Thumb指令，即CPSR中的T位为1且J位在CPSR中为0. ^{_（source）}

  

有些资源提到ARM / Thumb指令可以自由地＆＃34;用拇指2混合。这是否意味着使用bx，blx，ldm或ldr显式状态变化是否不需要发生？

不需要进行状态更改，因为Thumb-2指令和普通Thumb指令在相同的状态下执行。至于如何适应指令编码， ARM体系结构参考手册：Thumb-2补充说明了这一点：

  

新的32位Thumb指令添加在Thumb BL和BLX先前占用的空间中   说明。这可以通过将BL和BLX指令视为32位指令而不是   将它们视为两个16位指令。