SuperH指令
参考内容：
《Renesas SH Instruction Set Summary》
基础内容
SH4 是 SuperH 系列CPU之中的一种指令集，该体系指令由日立公司最早开发。虽然在SuperH家族中，指令版本众多，但在SH1，SH2，SH3，SH4这一系列指令扩展过程中，始终保证了二进制级别的兼容的特性。
数据类型和常量
数据类型
- SH4 指令是 16bit 定长指令，与 Thumb 指令集类似，比 MIPS，ARM 还要精简一半。
- SH4 的数据格式有“字节”，“字”，“长字”三种。
- 1字节=8 bit，1字=2字节，1长字=2字。
- 受指令长度限制，单条指令中无法表达32位数字，当有需求时，会以多种间接寻址的方式出现。
- 同MIPS体系类似，SuperH系列指令也具有大端小端之分，这主要看CPU对两种体系的支持情况。
寄存器
- 16个32bit通用寄存器（此外还有8个隐藏的32位通用寄存器）
- 7个32bit控制寄存器
- 4个32bit系统寄存器
通用寄存器
| 寄存器名 | 描述 |
|---|---|
| R0_BANK0-R7_BANK0 | 通用寄存器，SR.RB=0，也可表示为 r0-r7 |
| R0_BANK1-R7_BANK1 | 隐藏寄存器，SR.RB=1，用户态无法访问 |
| r8-r15 | 通用寄存器 |
SH4 共有24个通用寄存器，分为三类，第一类是8个用户可直接使用的通用寄存器，编号为:R0_BANK0-R7_BANK0，在程序中一般用 r0-r7 来表示，相对应的有8个用户无法直接访问的寄存器，编号为：R0_BANK1-R7_BANK1，当执行出现异常时，这八个寄存器分别保存第一类寄存器的值状态。剩余的8个寄存器为r8-r15。
系统寄存器
| 寄存器名 | 初始值 | 描述 |
|---|---|---|
| MACH | Undefined | 乘加寄存器高位 |
| MACL | Undefined | 乘加寄存器低位 |
| PR | Undefined | 当使用了 BSR,BSRF,JSR 等程序控制指令时，该寄存器保存返回地址。 |
| PC | 0xA0000000 | 程序计数器，指向将要执行的指令地址 |
控制寄存器
| 寄存器名 | 初始值 | 访问保护 | 描述 |
|---|---|---|---|
| SR | Undefine | Yes | 状态寄存器 |
| SSR | Undefine | Yes | 出现异常时，保存 SR 寄存器的值 |
| SPC | Undefine | Yes | 出现异常时，保存 PC 寄存器的值 |
| GBR | Undefine | No | 间接寻址寄存器，配合寄存器内的值，进行寻址 |
| VBR | Undefine | Yes | 向量基址寄存器，表示一场向量区域的基地址 |
| SGR | Undefine | Yes | 出现异常时，保存 r15 寄存器的值 |
| DBR | Undefine | Yes | 当处于调试模式时，用该寄存器替代VBR |
指令列表
SH4 包括协处理器指令一共200多条，全部整理出来不现实，这里只选取一部分记录一下，遇到陌生指令可以去参考《SH-4 CPU Core Architecture》这个文档。
四则运算
| 指令 | 伪指令 | 含义描述 |
|---|---|---|
| ADD Rm,Rn | Rn=Rm+Rn | 加指令 |
| ADD #imm,Rn | Rn=Rn+#imm | 加指令，imm最大表示8位二进制数 |
| ADDC Rm,Rn | Rn=Rm+Rn+Tbit | 带进位的加法指令，结果超过32位表示范围后设置 T-bit |
| ADDV Rm,Rn | Rn=Rm+Rn | 带溢出的加法，溢出后设置 T-bit为1 |
| AND Rm,Rn | Rn=Rm&Rn | 与操作 |
| AND #imm,R0 | R0=#imm & R0 | 与操作，imm最大表示8位二进制数 |
| AND.B #imm,@(R0,GBR) | @(R0,GBR)=@(R0,GBR)&#imm | 与操作，GBR间接寻址 |
| BF label | if(T_bit==0) jump label;else: jump(+4) | 以T-bit为条件，进行程序控制 |
| BF/S label | if(T_bit==0) jump label;else: jump(+4) | 和BF指令相似，但该指令为延迟跳转指令 |
| BRA label | jump label ; | 无条件延时跳转指令，最大地址 -4096 到 +4096 |
| BSR func | jump func ; | 向子程序转移指令，延迟指令 |
| BSRF Rm | jump Rm | 向子程序转移指令，延迟指令 |
| BT label | if(T_bit==1) jump label | 条件转移指令，无延迟 |
| BT/S label | if(T_bit==1) jump label | 条件转移指令，延时指令 |
| CLRMAC | MACH = 0 ; MACL =0 | MAC寄存器清零指令 |
| CLRT | T_bit = 0 | T标志位清零 |
| CLRS | S_bit = 0 | S标志位清零 |
| DIV0S Rm,Rn | Rn[MSB] -> Q ;Rm[MSB] -> M ; M^Q -> T | 带符号除法初始化 |
| DIV0U | 0 -> M/Q/T | 无符号除法的初始化 |
| DIV1 Rm,Rn | Rn÷Rm | 除法 |
| DMULS.L Rm,Rn | Rm*Rn | 带符号的双精度乘法 |
| DMULU.L Rm,Rn | Rm*Rn | 无符号的双精度乘法 |
| DT Rn | Rn=Rn-1 ;if(Rn==0) T=1 | 递减测试 |
| EXTS.B Rm,Rn | Rm 按字节符号扩展到 Rn | 按字节符号扩展 |
| EXTS.W Rm,Rn | Rm 按字 符号扩展到 Rn | 按字 符号扩展 |
| EXTU.B Rm,Rn | Rm 按字节零扩展到 Rn | 按字节零扩展 |
| EXTU.W Rm,Rn | Rm 按字 零扩展到 Rn | 按字 零扩展 |
| JMP @Rm | jump Rm | 无条件跳转，延迟指令 |
| JSR @Rm | call Rm | 子函数调用，返回地址保存在 PR 寄存器，延迟指令 |
| LDC Rm,GBR | Rm-> SR | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC Rm,SR | Rm->SR | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC Rm,VBR | Rm->VBR | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC Rm,MOD | Rm->MOD | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC Rm,RE | Rm->RE | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC Rm,RS | Rm->RS | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC.L @Rm+,SR | [Rm]->SR | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC.L @Rm+,GBR | [Rm]->GBR | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC.L @Rm+,VBR | [Rm]->VBR | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC.L @Rm+,MOD | [Rm]->MOD | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC.L @Rm+,RE | [Rm]->RE | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDC.L @Rm+,RS | [Rm]->RS | 寄存器加载指令， 中断禁止 |
| LDRE @(disp,PC) | disp*2+PC -> RE | 向重复结束寄存器加载 |
| LDRS @(disp,PC) | disp*2+PC -> RS | 向重复起始寄存器加载 |
| LDS Rm,MACH | Rm->MACH | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS Rm,MACL | Rm->MACL | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS Rm,PR | Rm->PR | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS Rm,DSR | Rm->DSR | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS Rm,A0 | Rm->A0 | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS Rm,X0 | Rm->X0 | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS Rm,X1 | Rm->X1 | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS Rm,Y0 | Rm->Y0 | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS Rm,Y1 | Rm->Y1 | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS.L @Rm+,MACH | (Rm)->MACH ; Rm+4->Rm | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS.L @Rm+,MACL | (Rm)->MACL ; Rm+4->Rm | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS.L @Rm+,PR | (Rm)->PR -> Rm+4->Rm | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS.L @Rm+,DSR | (Rm)->DSR ; Rm+4->Rm | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS.L @Rm+,A0 | (Rm)->A0 ; Rm+4->Rm | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS.L @Rm+,X0 | (Rm)->X0 ; Rm+4->Rm | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS.L @Rm+,X1 | (Rm)->X1 ; Rm+4->Rm | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS.L @Rm+,Y0 | (Rm)->Y0 ; Rm+4->Rm | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| LDS.L @Rm+,Y1 | (Rm)->Y1 ; Rm+4->Rm | 向系统寄存器加载，中断禁止指令 |
| MAC.L @Rm+,@Rn+ | (Rn)*(Rm)+MAC -> MAC | 乘法累加,32位*32位->64位，带符号 |
| MAC.W @Rm+,@Rn+ | (Rn)*(Rm)+MAC -> MAC | 乘法累加,16位*16位->32位，带符号 |
| MOV Rm,Rn | Rm->Rn | 数据传送 |
| MOV.B Rm,@Rn | Rm->(Rn) | 数据传送 |
| MOV.W Rm,@Rn | Rm->(Rn) | 数据传送 |
| MOV.L Rm,@Rn | Rm->(Rn) | 数据传送 |
| MOV.B @Rm,Rn | (Rm)->符号扩展->Rn | 数据传送 |
| MOV.W @Rm,Rn | (Rm)->符号扩展->Rn | 数据传送 |
| MOV.L @Rm,Rn | (Rm)->Rn | 数据传送 |
| MOV.B Rm,@-Rn | Rn-1->Rn ; Rm->(Rn) | 数据传送 |
| MOV.W Rm,@-Rn | Rn-2->Rn ; Rm->(Rn) | 数据传送 |
| MOV.L Rm,@-Rn | Rn-4->Rn ; Rm->(Rn) | 数据传送 |
| MOV.B @Rm+,Rn | (Rm)->符号扩展->Rn ; Rm+1->Rm | 数据传送 |
| MOV.W @Rm+,Rn | (Rm)->符号扩展->Rn ; Rm+2->Rm | 数据传送 |
| MOV.L @Rm+,Rn | (Rm)->Rn ; Rm+4->Rm | 数据传送 |
| MOV.B Rm,@(R0,Rn) | Rm->(R0+Rn) | 数据传送 |
| MOV.W Rm,@(R0,Rn) | Rm->(R0+Rn) | 数据传送 |
| MOV.L Rm,@(R0,Rn) | Rm->(R0+Rn) | 数据传送 |
| MOV.B @(R0,Rm),Rn | (R0+Rm) ->符号扩展->Rn | 数据传送 |
| MOV.W @(R0,Rm),Rn | (R0+Rm)->符号扩展->Rn | 数据传送 |
| MOV.L @(R0,Rm),Rn | (R0+Rm)->Rn | 数据传送 |
| MOV #imm,Rn | #imm-> 符号扩展 -> Rn | 8位二进制数 |
| MOV.W @(disp,PC),Rn | (disp*2+PC) -> 符号扩展 -> Rn | 立即数传送 |
| MOV.L @(disp,PC),Rn | (disp*4+PC) -> Rn | 立即数传送 |
| MOV.B @(disp,GBR),R0 | (disp+GBR)->符号扩展->R0 | 外围模块数据的传送 |
| MOV.W @(disp,GBR),R0 | (disp*2+GBR)->符号扩展->R0 | 外围模块数据的传送 |
| MOV.L @(disp,GBR),R0 | (disp*4+GBR)->R0 | 外围模块数据的传送 |
| MOV.B R0,@(disp,GBR) | R0->(disp+GBR) | 外围模块数据的传送 |
| MOV.W R0,@(disp,GBR) | R0->(disp*2+GBR) | 外围模块数据的传送 |
| MOV.L R0,@(disp,GBR) | R0->(disp*4+GBR) | 外围模块数据的传送 |
| MOV.B R0,@(disp,Rn) | R0->(disp+Rn) | 结构体数据的传送 |
| MOV.W R0,@(disp,Rn) | R0->(disp*2+Rn) | 结构体数据的传送 |
| MOV.L Rm,@(disp,Rn) | Rm->(disp*4+Rn) | 结构体数据的传送 |
| MOV.B @(disp,Rm),R0 | (disp+Rm)->符号扩展->R0 | 结构体数据的传送 |
| MOV.W @(disp,Rm),R0 | (disp*2+Rm)->符号扩展->R0 | 结构体数据的传送 |
| MOV.L @(disp,Rm),Rn | (disp*4+Rm)->Rn | 结构体数据的传送 |
| MOVA @(disp,PC),R0 | disp*4+PC -> R0 | 有效地址传送 |
| MOVT Rn | T -> Rn | T位的传送 |
| MUL.L Rm,Rn | Rn*Rm -> MACL | 双精度乘法运算 ,结果低32位放到 MACL，MACH内容不变 |
| MULS.W Rm,Rn | Rn*Rm -> MACL | 有符号的长发运算，16位运算，结果低32位放到 MACL，MACH 内容不变 |
| MULU.W Rm,Rn | Rn*Rm -> MACL | 16位乘法运算，结果低32位保存至MACL |
| NEG Rm,Rn | 0-Rm -> Rn | 符号取反 |
| NEGC Rm,Rn | 0-Rm-T -> Rn ，借位-> T | 带借位的符号取反 |
| NOP | nop | 空操作 |
| NOT Rm,Rn | ~Rm -> Rn | 位取反 |
| OR Rm,Rn | Rn | Rm -> Rn | 或运算 |
| OR #imm,R0 | R0 | #imm -> R0 | 或运算 |
| OR.B #imm,@(R0,GBR) | (R0+GBR) | #imm -> (R0+GBR) | 或运算 |
| ROTCL Rn | T <- Rn <- T | 带 T 位向左循环 1 位 |
| ROTCR Rn | T -> Rn -> T | 带T位向右循环1位 |
| ROTL Rn | T <- Rn <-MSB | 向左循环 1 位 |
| ROTR Rn | LSB -> Rn -> T | 向右循环 1 位 |
| RTE | 堆栈区 -> PC/SR | 异常处理返回 , 延迟转移 |
| RTS | PR -> PC | 从 子程序 过程返回 |
| SETRC Rm | Rm[11:0] -> RC、重复控制标志 -> RF1、RF0 | RC 计数器的设定及重复控制标志的设定 |
| SETRC #imm | imm->RC(SR[23:16]) zeros -> SR[27:24] 重复控制标志-> RF1 /RF0 | RC 计数器的设定及重复控制标志的设定 |
比较指令
| 指令 | 伪指令 | 含义描述 |
|---|---|---|
| CMP/EQ Rm,Rn | if(Rn==Rm) T=1 | 寄存器比较 |
| CMP/GE Rm,Rn | if(Rn>=Rm) T=1 | 有符号 |
| CMP/GT Rm,Rn | if(Rn> Rm) T=1 | 有符号 |
| CMP/HI Rm,Rn | if(Rn> Rm) T=1 | 无符号 |
| CMP/HS Rm,Rn | if(Rn>=Rm) T=1 | 无符号 |
| CMP/PL Rn | if(Rn > 0) T=1 | |
| CMP/PZ Rn | if(Rn>=0 ) T=1 | |
| CMP/STR Rm,Rn | 任意字节相等 T=1 | 任意字节？比较 |
| CMP/EQ #imm,R0 | if(R0==#imm) T=1 | 相等比较，最高8位二进制数 |
结尾
这SH指令实在是忒多了，真心整理不动了。。