데이터 형식
| 타입 |
설명 |
| BYTE |
8비트 부호 없는 정수 |
| SBYTE |
8비트 부호 있는 정수 |
| WORD |
16비트 부호 없는 정수 |
| SWORD |
16비트 부호 있는 정수 |
| DWORD |
32비트 부호 없는 정수 |
| SDWORD |
32비트 부호 있는 정수 |
| FWORD |
48비트 정수 |
| QWORD |
64비트 정수 |
| TBYTE |
80비트 정수 |
피연산자 타입
| 피연산자 |
설명 |
| r8 |
8비트 범용 레지스터 |
| r16 |
16비트 범용 레지스터 |
| r32 |
32비트 범용 레지스터 |
| Reg |
임의의 범용 레지스터 |
| Sreg |
16비트 세그먼트 레지스터 |
| Imm |
8, 16, 32비트 즉시값 |
| Imm8 |
8비트 즉시값 |
| Imm16 |
16비트 즉시값 |
| Imm32 |
32비트 즉시값 |
| r/m8 |
8비트 범용 레지스터, 메모리 |
| r/m16 |
16비트 범용 레지스터, 메모리 |
| r/m32 |
32비트 범용 레지스터, 메모리 |
| mem |
8, 16, 32비트 메모리 |
어셈블리 명령어
1. MOV
ARM 어셈블리 명령어는 MOV 명령어와 논리 및 사칙연산 명령어에 모두 쉬프트 연산이
가능한데, 이것을 나타내는 표지가 끝에 붙을 수 있다는 것에 유의한다.
쉬프트 연산에는 ASR(오른쪽 쉬프트, 빈자리는 부호가 따라옴),
LSR(오른쪽으로 쉬프트, 빈자리는 0으로 채워짐),
LSL(왼쪽으로 쉬프트, 빈자리는 0으로 채워짐),
ROR(오른쪽으로 rotation )
정도를 알아두면 유용하다.
예)
MOV r0, [r2,r4] ; r2+r4 의 주소에 있는 값을 읽어서 r0에 저장한다.
MOV r1, r2, ROR #1 ; r2를 오른쪽으로 한 비트만큼 rotation 해서 r1에 저장
2. ADD, SUB, AND, ORR
예)
ADD r1, r2, #4 ; r2에 4를 더해서 r1에 저장
SUB r1, r1, #1 ; r1의 값을 하나 감소
ORR r4, r5, r7, LSR r2 ; r7을 오른쪽으로 논리 쉬프트를 r2만큼 한다음 그 결과를; r5와 or 연산하여 r4에 저장한다.
3. UMULL, SMULL
곱하기 연산이다. 32비트짜리 두 개를 곱하면 64비트짜리가 나오므로 결과값을 저장하는데 두 개의 레지스터가 필요하다. 결과 레지스터의 위치에 의한다. UMULL은 부호가 없는 곱하기이고, SMULL은 부호가 있는 곱하기 이다.
예)
UMULL r4, r5, r1, r2 ; r1과 r2를 곱해서 상위 32비트는 r5에 저장하고 하위 32비트는; r4에 저장한다.
5. B, BL, BNE, BEQ, CMP
BL은 분기 명령이다.
예)
B there ; 라벨이 there인 곳으로 무조건 분기한다.
BL sub+ROM ; 계산된 위치의 서브루틴을 호출한다.
BNE(0이 아닌 경우 분기)와 BEQ(0이면 분기) 는 branch 명령어이고 CMP는 비교 명령어이지만 둘이 같이 쓰이는 경우가 많으므로 한꺼번에 설명한다.
예)
CMP r1, #4 ; r1이 4이면 플래그가 0으로 셋팅된다.
BEQ there ; 플래그가 0이면 라벨이 there인 곳으로 분기하고, 그렇지 않으면; 다음 명령어가 수행된다.
6. LDR, STR
LDR은 load 명령이다. LDR에는 불러오는 변수의 크기에 따라 LDRB, LDRH, LDR의 세가지 종류가 있다. LDRB는 byte 변수를 불러올 때, LDRH는 short 변수를 불러올 때, LDR은 int 변수를 불어올 때 쓴다. STR는 store 명령으로 마찬가지로 STRB, STRH, STR이 있다.
첫 번째 인자는 레지스터가 두번 째 인자는 주소가 된다. 세 번째 인자는 load/store 연산을 한 다음 주소값을 증가시키고자 할 때, 얼마만큼 증가시킬 지를 지정한다.
예)
LDR r1, [r2, #16] ; r2에 16 byte만큼 더한 주소에서 정수형 값을 읽어와 r1에 저장한다.
STR r1, [r2], #4 ; r2의 주소에 r1을 저장하고 난 후, r2를 4만큼 증가시킨다.
7. LDMFD, STMFD
LDM/STM은 LDR/STR의 변종으로 블록 단위로 load/store 할 때 사용한다. 중요한 용도는 스택에 레지스터 값을 저장하거나 복원하는 것이다. 왜냐하면 스택에 저장/복원할 때 는 여러 개의 레지스터를 저장/복원해야 하기 때문이다.
스택과 관련해서는 LDMFD/STMFD, LDMED/STMED, LDMFA/STMFA, LDMEA/STMEA 등 이 사용되고, 스택과 관련없이 사용할 때는 LDMIA,LDMIB, LDMDA, LDMDB, STMIA,
STMIB, STMDA,STMDB 가 사용된다.
중요한 것은 스택과 관련해서 실제 사용할 때, 쌍으로 사용한다는 것이다.
LDMFD/STMFD 정도만 잘 사용하면 된다. 자세한 사항은 ADS 문서를 참고하기 바란다.
예)
STMFD sp!, {r4-r6, lr} ; 스택에 r4-r6와 lr 레지스터를 저장하고 sp를 그만큼 감소시킨다.
LDMFD sp!, {r4-r6, pc} ; 스택에서 r4-r6와 pc를 복원하고 sp를 그만큼 증가시킨다.
ARM Developer Suite(ADS) 1.2 에서 C 코드와 ASM 코드 섞어 쓰기
1. C 코드 내에 어셈블리 코드를 inline으로 사용하기
(1) 사용방식
asm("instruction[;instruction]");
또는 C 컴파일러의 구문을 사용하면 다음과 같다.
__asm
{
instruction [; instruction]
...
[instruction]
}
(2) 분기문에 사용되는 라벨은 끝에 ‘:’를 찍는다.
__asm
{
loop :
...
[instruction]
}
(3) C 코드에서 사용하는 char, short, int 타입의 변수를 그대로 가져다 쓸 수 있다.
void my_strcpy(const char *src, char *dst)
{
int ch;
__asm
{
loop:
// ARM version
LDRB ch, [src], #1
STRB ch, [dst], #1
}
(4) 일반적인 어셈블리 코드와 다른 점
- PC(Program Counter)값을 읽어오거나 쓸 수 없다.
- LDR Rn, =variable_name 과 같은 구문을 쓸 수 없다.
- C 변수명으로 r0, v1 과 같은 레지스터명을 쓸 수 없다.
- stack 과 관련된 명령어를 쓸 수 없으며, 쓸 필요도 없다
☜ 컴파일러가 자동으로 해준다
- 일반적인 함수호출과 관련된 레지스터는 원래의 의미가 사라진다. 예를 들어 r0-r3는 더 이상 함수호출에서 입력으로 들어오는 인자를 나타내지 않는다.
- 레지스터를 쓸 때는 컴파일러가 그 값을 다른 용도로 쓰지 않는지 주의한다.
☞ C 에서 사용하던 변수를 그대로 쓰는 것이 안전하다.
(5) 예 : long 타입의 변수 곱하기
long long smull(int x, int y)
{
long long res;
__asm { SMULL ((int*)&res)[0], ((int*)&res)[1], x, y }
return res;
}
2. C 코드와 어셈블리 코드를 함께 링크해서 사용하기
(1) C 전역 변수를 어셈블리 코드 안에서 사용하기
load/store 류의 명령어와 ‘=’를 사용한다.
☞ inline asm 에서는 반대로 ‘=’를 사용할 수 없다.
참조하고자 하는 변수가 char 타입이면 LDRB/STRB를 사용한다.
Short 타입이면 LDRH/STRH, 또는 아키텍쳐에 따라 LDRB/STRB를 두 번 사용한다.
int 타입이면 LDR/STR를 사용한다.
signed 변수이면 LDRSB LDRSH 와 같은 부호 명령어를 사용한다.
예)
AREA globals,CODE,READONLY
EXPORT asmsubroutine
IMPORT globvar
asmsubroutine
LDR r1, =globvar ; read address of globvar into
; r1 from literal pool
LDR r0, [r1]
ADD r0, r0, #2
STR r0, [r1]
MOV pc, lr
END
(2) C에서 어셈블리 코드를 불러다 쓰기
C 코드 쪽에서는 extern을 선언해주면 된다.
예)
#include <stdio.h>
extern void strcopy(char *d, const char *s);
int main()
{ const char *srcstr = "First string - source ";
char dststr[] = "Second string - destination ";
/* dststr is an array since we’re going to change it */
printf("Before copying:\n");
printf(" %s\n %s\n",srcstr,dststr);
strcopy(dststr,srcstr);
printf("After copying:\n");
printf(" %s\n %s\n",srcstr,dststr);
return (0);
}
어셈블리 코드 쪽에서는 EXPORT 해주면 된다.
☞ 어셈블리 코드에서는 inline asm 과 달리 라벨을 붙일 때, ‘:’가 없다.
예)
AREA SCopy, CODE, READONLY
EXPORT strcopy
strcopy ; r0 points to destination string.
; r1 points to source string.
LDRB r2, [r1],#1 ; Load byte and update address.
STRB r2, [r0],#1 ; Store byte and update address.
CMP r2, #0 ; Check for zero terminator.
BNE strcopy ; Keep going if not.
MOV pc,lr ; Return.
END
3. ADS에서 함수 호출과 관련된 중요한 규약 (ATPCS : ARM-Thumb Procedure Call Standard)
(1) 레지스터 규칙
- r0-r3는 a1-a4라고도 하는데, 함수 호출에서 입력과 출력 인자가 된다. 인자가 5개 이상인 것은 스택을 이용하는데, 속도가 현저히 떨어지므로 가급적 4개 이내로 인자를 쓴다.
- r4-r11은 v1-v8 이라고도 하는데, 함수 안에서 내부적인 변수로 사용한다.
- r12는 ip라고도 부르는데, 프로시져 간에 호출할 때, 다용도로 사용한다.
- r13은 sp라는 별칭의 스택 포인터이다. 다른 용도로는 사용할 수 없다.
- r14는 lr이라고도 하는데, 링크 레지스터로 return address를 저장한다. 다른 곳에 별도로 이 값이 저장된 경우 다른 용도로 사용할 수 있다.
- r15는 pc로 program counter 이다. 다른 용도로 절대 사용 못한다.
(2) 함수를 호출할 때는 내부적인 용도로 변수를 사용한 경우, 스택에 저장했다가 return 할 때, 원상 복구해야 한다. 이것은 LDM/STM 의 스택 관련 명령어를 사용하면 된다.
예)
utoa
STMFD sp!, {v1-v3, lr} ; save 2 variable registers and
; the return address
MOV v1, a1 ; keep char *buffer for later
MOV v2, a2 ; and keep the number for later
MOV a1, a2
…
ADD v2, v2, #'0' ; final digit
STRB v2, [a1], #1 ; store digit at end of buffer
LDMFD sp!, {v1-v3, pc} ; restore and return
END
함수 호출 시에 스택을 저장하고 복원하는 것은 매우 정형화된 루틴이므로 그대로 사용하면 된다. sp 레지스터 끝에 ‘!’는 스택에 저장/복원한 다음 그만큼 sp를 이동하라는 뜻이므로 꼭 붙여줘야 한다.
참고문헌
ARM Developer Suite 1.2 Developer Guide ch. 2, ch. 4
ARM Developer Suite 1.2 Assembler Guide ch. 4