Merge from vendor branch LIBARCHIVE:
[dragonfly.git] / contrib / binutils-2.17 / gas / doc / c-arm.texi
1 @c Copyright 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GAS manual.
4 @c For copying conditions, see the file as.texinfo.
5
6 @ifset GENERIC
7 @page
8 @node ARM-Dependent
9 @chapter ARM Dependent Features
10 @end ifset
11
12 @ifclear GENERIC
13 @node Machine Dependencies
14 @chapter ARM Dependent Features
15 @end ifclear
16
17 @cindex ARM support
18 @cindex Thumb support
19 @menu
20 * ARM Options::              Options
21 * ARM Syntax::               Syntax
22 * ARM Floating Point::       Floating Point
23 * ARM Directives::           ARM Machine Directives
24 * ARM Opcodes::              Opcodes
25 * ARM Mapping Symbols::      Mapping Symbols
26 @end menu
27
28 @node ARM Options
29 @section Options
30 @cindex ARM options (none)
31 @cindex options for ARM (none)
32
33 @table @code
34
35 @cindex @code{-mcpu=} command line option, ARM
36 @item -mcpu=@var{processor}[+@var{extension}@dots{}]
37 This option specifies the target processor.  The assembler will issue an
38 error message if an attempt is made to assemble an instruction which
39 will not execute on the target processor.  The following processor names are
40 recognized: 
41 @code{arm1},
42 @code{arm2},
43 @code{arm250},
44 @code{arm3},
45 @code{arm6},
46 @code{arm60},
47 @code{arm600},
48 @code{arm610},
49 @code{arm620},
50 @code{arm7},
51 @code{arm7m},
52 @code{arm7d},
53 @code{arm7dm},
54 @code{arm7di},
55 @code{arm7dmi},
56 @code{arm70},
57 @code{arm700},
58 @code{arm700i},
59 @code{arm710},
60 @code{arm710t},
61 @code{arm720},
62 @code{arm720t},
63 @code{arm740t},
64 @code{arm710c},
65 @code{arm7100},
66 @code{arm7500},
67 @code{arm7500fe},
68 @code{arm7t},
69 @code{arm7tdmi},
70 @code{arm7tdmi-s},
71 @code{arm8},
72 @code{arm810},
73 @code{strongarm},
74 @code{strongarm1},
75 @code{strongarm110},
76 @code{strongarm1100},
77 @code{strongarm1110},
78 @code{arm9},
79 @code{arm920},
80 @code{arm920t},
81 @code{arm922t},
82 @code{arm940t},
83 @code{arm9tdmi},
84 @code{arm9e},
85 @code{arm926e},
86 @code{arm926ej-s},
87 @code{arm946e-r0},
88 @code{arm946e},
89 @code{arm946e-s},
90 @code{arm966e-r0},
91 @code{arm966e},
92 @code{arm966e-s},
93 @code{arm968e-s},
94 @code{arm10t},
95 @code{arm10tdmi},
96 @code{arm10e},
97 @code{arm1020},
98 @code{arm1020t},
99 @code{arm1020e},
100 @code{arm1022e},
101 @code{arm1026ej-s},
102 @code{arm1136j-s},
103 @code{arm1136jf-s},
104 @code{arm1156t2-s},
105 @code{arm1156t2f-s},
106 @code{arm1176jz-s},
107 @code{arm1176jzf-s},
108 @code{mpcore},
109 @code{mpcorenovfp},
110 @code{cortex-a8},
111 @code{cortex-r4},
112 @code{cortex-m3},
113 @code{ep9312} (ARM920 with Cirrus Maverick coprocessor),
114 @code{i80200} (Intel XScale processor)
115 @code{iwmmxt} (Intel(r) XScale processor with Wireless MMX(tm) technology coprocessor)
116 and
117 @code{xscale}.  
118 The special name @code{all} may be used to allow the
119 assembler to accept instructions valid for any ARM processor.
120
121 In addition to the basic instruction set, the assembler can be told to 
122 accept various extension mnemonics that extend the processor using the 
123 co-processor instruction space.  For example, @code{-mcpu=arm920+maverick}
124 is equivalent to specifying @code{-mcpu=ep9312}.  The following extensions
125 are currently supported: 
126 @code{+maverick}
127 @code{+iwmmxt}
128 and
129 @code{+xscale}.
130
131 @cindex @code{-march=} command line option, ARM
132 @item -march=@var{architecture}[+@var{extension}@dots{}]
133 This option specifies the target architecture.  The assembler will issue
134 an error message if an attempt is made to assemble an instruction which
135 will not execute on the target architecture.  The following architecture 
136 names are recognized: 
137 @code{armv1},
138 @code{armv2},
139 @code{armv2a},
140 @code{armv2s},
141 @code{armv3},
142 @code{armv3m},
143 @code{armv4},
144 @code{armv4xm},
145 @code{armv4t},
146 @code{armv4txm},
147 @code{armv5},
148 @code{armv5t},
149 @code{armv5txm},
150 @code{armv5te},
151 @code{armv5texp},
152 @code{armv6},
153 @code{armv6j},
154 @code{armv6k},
155 @code{armv6z},
156 @code{armv6zk},
157 @code{armv7},
158 @code{armv7a},
159 @code{armv7r},
160 @code{armv7m},
161 @code{iwmmxt}
162 and
163 @code{xscale}.
164 If both @code{-mcpu} and
165 @code{-march} are specified, the assembler will use
166 the setting for @code{-mcpu}.
167
168 The architecture option can be extended with the same instruction set
169 extension options as the @code{-mcpu} option.
170
171 @cindex @code{-mfpu=} command line option, ARM
172 @item -mfpu=@var{floating-point-format}
173
174 This option specifies the floating point format to assemble for.  The
175 assembler will issue an error message if an attempt is made to assemble
176 an instruction which will not execute on the target floating point unit.  
177 The following format options are recognized:
178 @code{softfpa},
179 @code{fpe},
180 @code{fpe2},
181 @code{fpe3},
182 @code{fpa},
183 @code{fpa10},
184 @code{fpa11},
185 @code{arm7500fe},
186 @code{softvfp},
187 @code{softvfp+vfp},
188 @code{vfp},
189 @code{vfp10},
190 @code{vfp10-r0},
191 @code{vfp9},
192 @code{vfpxd},
193 @code{arm1020t},
194 @code{arm1020e},
195 @code{arm1136jf-s}
196 and
197 @code{maverick}.
198
199 In addition to determining which instructions are assembled, this option
200 also affects the way in which the @code{.double} assembler directive behaves
201 when assembling little-endian code.
202
203 The default is dependent on the processor selected.  For Architecture 5 or 
204 later, the default is to assembler for VFP instructions; for earlier 
205 architectures the default is to assemble for FPA instructions.
206
207 @cindex @code{-mthumb} command line option, ARM
208 @item -mthumb
209 This option specifies that the assembler should start assembling Thumb
210 instructions; that is, it should behave as though the file starts with a 
211 @code{.code 16} directive.
212
213 @cindex @code{-mthumb-interwork} command line option, ARM
214 @item -mthumb-interwork
215 This option specifies that the output generated by the assembler should
216 be marked as supporting interworking.
217
218 @cindex @code{-mapcs} command line option, ARM
219 @item -mapcs @code{[26|32]}
220 This option specifies that the output generated by the assembler should
221 be marked as supporting the indicated version of the Arm Procedure.
222 Calling Standard.
223
224 @cindex @code{-matpcs} command line option, ARM
225 @item -matpcs
226 This option specifies that the output generated by the assembler should 
227 be marked as supporting the Arm/Thumb Procedure Calling Standard.  If
228 enabled this option will cause the assembler to create an empty
229 debugging section in the object file called .arm.atpcs.  Debuggers can
230 use this to determine the ABI being used by.
231
232 @cindex @code{-mapcs-float} command line option, ARM
233 @item -mapcs-float
234 This indicates the floating point variant of the APCS should be
235 used.  In this variant floating point arguments are passed in FP
236 registers rather than integer registers.
237
238 @cindex @code{-mapcs-reentrant} command line option, ARM
239 @item -mapcs-reentrant
240 This indicates that the reentrant variant of the APCS should be used.
241 This variant supports position independent code.
242
243 @cindex @code{-mfloat-abi=} command line option, ARM
244 @item -mfloat-abi=@var{abi}
245 This option specifies that the output generated by the assembler should be
246 marked as using specified floating point ABI.
247 The following values are recognized:
248 @code{soft},
249 @code{softfp}
250 and
251 @code{hard}.
252
253 @cindex @code{-eabi=} command line option, ARM
254 @item -meabi=@var{ver}
255 This option specifies which EABI version the produced object files should
256 conform to.
257 The following values are recognised:
258 @code{gnu},
259 @code{4}
260 and
261 @code{5}.
262
263 @cindex @code{-EB} command line option, ARM
264 @item -EB
265 This option specifies that the output generated by the assembler should
266 be marked as being encoded for a big-endian processor.
267
268 @cindex @code{-EL} command line option, ARM
269 @item -EL
270 This option specifies that the output generated by the assembler should
271 be marked as being encoded for a little-endian processor.
272
273 @cindex @code{-k} command line option, ARM
274 @cindex PIC code generation for ARM
275 @item -k
276 This option specifies that the output of the assembler should be marked
277 as position-independent code (PIC).
278
279 @end table
280
281
282 @node ARM Syntax
283 @section Syntax
284 @menu
285 * ARM-Chars::                Special Characters
286 * ARM-Regs::                 Register Names
287 @end menu
288
289 @node ARM-Chars
290 @subsection Special Characters
291
292 @cindex line comment character, ARM
293 @cindex ARM line comment character
294 The presence of a @samp{@@} on a line indicates the start of a comment
295 that extends to the end of the current line.  If a @samp{#} appears as
296 the first character of a line, the whole line is treated as a comment.
297
298 @cindex line separator, ARM
299 @cindex statement separator, ARM
300 @cindex ARM line separator
301 The @samp{;} character can be used instead of a newline to separate
302 statements.
303
304 @cindex immediate character, ARM
305 @cindex ARM immediate character
306 Either @samp{#} or @samp{$} can be used to indicate immediate operands.
307
308 @cindex identifiers, ARM
309 @cindex ARM identifiers
310 *TODO* Explain about /data modifier on symbols.
311
312 @node ARM-Regs
313 @subsection Register Names
314
315 @cindex ARM register names
316 @cindex register names, ARM
317 *TODO* Explain about ARM register naming, and the predefined names.
318
319 @node ARM Floating Point
320 @section Floating Point
321
322 @cindex floating point, ARM (@sc{ieee})
323 @cindex ARM floating point (@sc{ieee})
324 The ARM family uses @sc{ieee} floating-point numbers.
325
326
327
328 @node ARM Directives
329 @section ARM Machine Directives
330
331 @cindex machine directives, ARM
332 @cindex ARM machine directives
333 @table @code
334
335 @cindex @code{align} directive, ARM
336 @item .align @var{expression} [, @var{expression}]
337 This is the generic @var{.align} directive.  For the ARM however if the
338 first argument is zero (ie no alignment is needed) the assembler will
339 behave as if the argument had been 2 (ie pad to the next four byte
340 boundary).  This is for compatibility with ARM's own assembler.
341
342 @cindex @code{req} directive, ARM
343 @item @var{name} .req @var{register name}
344 This creates an alias for @var{register name} called @var{name}.  For
345 example:
346
347 @smallexample
348         foo .req r0
349 @end smallexample
350
351 @cindex @code{unreq} directive, ARM
352 @item .unreq @var{alias-name}
353 This undefines a register alias which was previously defined using the
354 @code{req} directive.  For example:
355
356 @smallexample
357         foo .req r0
358         .unreq foo
359 @end smallexample
360
361 An error occurs if the name is undefined.  Note - this pseudo op can
362 be used to delete builtin in register name aliases (eg 'r0').  This
363 should only be done if it is really necessary.
364
365 @cindex @code{code} directive, ARM
366 @item .code @code{[16|32]}
367 This directive selects the instruction set being generated. The value 16
368 selects Thumb, with the value 32 selecting ARM.
369
370 @cindex @code{thumb} directive, ARM
371 @item .thumb
372 This performs the same action as @var{.code 16}.
373
374 @cindex @code{arm} directive, ARM
375 @item .arm
376 This performs the same action as @var{.code 32}.
377
378 @cindex @code{force_thumb} directive, ARM
379 @item .force_thumb
380 This directive forces the selection of Thumb instructions, even if the
381 target processor does not support those instructions
382
383 @cindex @code{thumb_func} directive, ARM
384 @item .thumb_func
385 This directive specifies that the following symbol is the name of a
386 Thumb encoded function.  This information is necessary in order to allow
387 the assembler and linker to generate correct code for interworking
388 between Arm and Thumb instructions and should be used even if
389 interworking is not going to be performed.  The presence of this
390 directive also implies @code{.thumb}
391
392 @cindex @code{thumb_set} directive, ARM
393 @item .thumb_set
394 This performs the equivalent of a @code{.set} directive in that it
395 creates a symbol which is an alias for another symbol (possibly not yet
396 defined).  This directive also has the added property in that it marks
397 the aliased symbol as being a thumb function entry point, in the same
398 way that the @code{.thumb_func} directive does.
399
400 @cindex @code{.ltorg} directive, ARM
401 @item .ltorg
402 This directive causes the current contents of the literal pool to be
403 dumped into the current section (which is assumed to be the .text
404 section) at the current location (aligned to a word boundary).
405 @code{GAS} maintains a separate literal pool for each section and each
406 sub-section.  The @code{.ltorg} directive will only affect the literal
407 pool of the current section and sub-section.  At the end of assembly
408 all remaining, un-empty literal pools will automatically be dumped.
409
410 Note - older versions of @code{GAS} would dump the current literal
411 pool any time a section change occurred.  This is no longer done, since
412 it prevents accurate control of the placement of literal pools.
413
414 @cindex @code{.pool} directive, ARM
415 @item .pool
416 This is a synonym for .ltorg.
417
418 @cindex @code{.fnstart} directive, ARM
419 @item .unwind_fnstart
420 Marks the start of a function with an unwind table entry.
421
422 @cindex @code{.fnend} directive, ARM
423 @item .unwind_fnend
424 Marks the end of a function with an unwind table entry.  The unwind index
425 table entry is created when this directive is processed.
426
427 If no personality routine has been specified then standard personality
428 routine 0 or 1 will be used, depending on the number of unwind opcodes
429 required.
430
431 @cindex @code{.cantunwind} directive, ARM
432 @item .cantunwind
433 Prevents unwinding through the current function.  No personality routine
434 or exception table data is required or permitted.
435
436 @cindex @code{.personality} directive, ARM
437 @item .personality @var{name}
438 Sets the personality routine for the current function to @var{name}.
439
440 @cindex @code{.personalityindex} directive, ARM
441 @item .personalityindex @var{index}
442 Sets the personality routine for the current function to the EABI standard
443 routine number @var{index}
444
445 @cindex @code{.handlerdata} directive, ARM
446 @item .handlerdata
447 Marks the end of the current function, and the start of the exception table
448 entry for that function.  Anything between this directive and the
449 @code{.fnend} directive will be added to the exception table entry.
450
451 Must be preceded by a @code{.personality} or @code{.personalityindex}
452 directive.
453
454 @cindex @code{.save} directive, ARM
455 @item .save @var{reglist}
456 Generate unwinder annotations to restore the registers in @var{reglist}.
457 The format of @var{reglist} is the same as the corresponding store-multiple
458 instruction.
459
460 @smallexample
461 @exdent @emph{core registers}
462   .save @{r4, r5, r6, lr@}
463   stmfd sp!, @{r4, r5, r6, lr@}
464 @exdent @emph{FPA registers}
465   .save f4, 2
466   sfmfd f4, 2, [sp]!
467 @exdent @emph{VFP registers}
468   .save @{d8, d9, d10@}
469   fstmdf sp!, @{d8, d9, d10@}
470 @exdent @emph{iWMMXt registers}
471   .save @{wr10, wr11@}
472   wstrd wr11, [sp, #-8]!
473   wstrd wr10, [sp, #-8]!
474 or
475   .save wr11
476   wstrd wr11, [sp, #-8]!
477   .save wr10
478   wstrd wr10, [sp, #-8]!
479 @end smallexample
480
481 @cindex @code{.pad} directive, ARM
482 @item .pad #@var{count}
483 Generate unwinder annotations for a stack adjustment of @var{count} bytes.
484 A positive value indicates the function prologue allocated stack space by
485 decrementing the stack pointer.
486
487 @cindex @code{.movsp} directive, ARM
488 @item .movsp @var{reg}
489 Tell the unwinder that @var{reg} contains the current stack pointer.
490
491 @cindex @code{.setfp} directive, ARM
492 @item .setfp @var{fpreg}, @var{spreg} [, #@var{offset}]
493 Make all unwinder annotations relaive to a frame pointer.  Without this
494 the unwinder will use offsets from the stack pointer.
495
496 The syntax of this directive is the same as the @code{sub} or @code{mov}
497 instruction used to set the frame pointer.  @var{spreg} must be either
498 @code{sp} or mentioned in a previous @code{.movsp} directive.
499
500 @smallexample
501 .movsp ip
502 mov ip, sp
503 @dots{}
504 .setfp fp, ip, #4
505 sub fp, ip, #4
506 @end smallexample
507
508 @cindex @code{.unwind_raw} directive, ARM
509 @item .raw @var{offset}, @var{byte1}, @dots{}
510 Insert one of more arbitary unwind opcode bytes, which are known to adjust
511 the stack pointer by @var{offset} bytes.
512
513 For example @code{.unwind_raw 4, 0xb1, 0x01} is equivalent to
514 @code{.save @{r0@}}
515
516 @cindex @code{.cpu} directive, ARM
517 @item .cpu @var{name}
518 Select the target processor.  Valid values for @var{name} are the same as
519 for the @option{-mcpu} commandline option.
520
521 @cindex @code{.arch} directive, ARM
522 @item .arch @var{name}
523 Select the target architecture.  Valid values for @var{name} are the same as
524 for the @option{-march} commandline option.
525
526 @cindex @code{.fpu} directive, ARM
527 @item .fpu @var{name}
528 Select the floating point unit to assemble for.  Valid values for @var{name}
529 are the same as for the @option{-mfpu} commandline option.
530
531 @cindex @code{.eabi_attribute} directive, ARM
532 @item .eabi_attribute @var{tag}, @var{value}
533 Set the EABI object attribute number @var{tag} to @var{value}.  The value
534 is either a @code{number}, @code{"string"}, or @code{number, "string"}
535 depending on the tag.
536
537 @end table
538
539 @node ARM Opcodes
540 @section Opcodes
541
542 @cindex ARM opcodes
543 @cindex opcodes for ARM
544 @code{@value{AS}} implements all the standard ARM opcodes.  It also
545 implements several pseudo opcodes, including several synthetic load
546 instructions. 
547
548 @table @code
549
550 @cindex @code{NOP} pseudo op, ARM
551 @item NOP
552 @smallexample
553   nop
554 @end smallexample
555
556 This pseudo op will always evaluate to a legal ARM instruction that does
557 nothing.  Currently it will evaluate to MOV r0, r0.
558
559 @cindex @code{LDR reg,=<label>} pseudo op, ARM
560 @item LDR 
561 @smallexample
562   ldr <register> , = <expression>
563 @end smallexample
564
565 If expression evaluates to a numeric constant then a MOV or MVN
566 instruction will be used in place of the LDR instruction, if the
567 constant can be generated by either of these instructions.  Otherwise
568 the constant will be placed into the nearest literal pool (if it not
569 already there) and a PC relative LDR instruction will be generated.
570
571 @cindex @code{ADR reg,<label>} pseudo op, ARM
572 @item ADR
573 @smallexample
574   adr <register> <label>
575 @end smallexample
576
577 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
578 register.  The instruction will evaluate to a PC relative ADD or SUB
579 instruction depending upon where the label is located.  If the label is
580 out of range, or if it is not defined in the same file (and section) as
581 the ADR instruction, then an error will be generated.  This instruction
582 will not make use of the literal pool.
583
584 @cindex @code{ADRL reg,<label>} pseudo op, ARM
585 @item ADRL 
586 @smallexample
587   adrl <register> <label>
588 @end smallexample
589
590 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
591 register.  The instruction will evaluate to one or two PC relative ADD
592 or SUB instructions depending upon where the label is located.  If a
593 second instruction is not needed a NOP instruction will be generated in
594 its place, so that this instruction is always 8 bytes long.
595
596 If the label is out of range, or if it is not defined in the same file
597 (and section) as the ADRL instruction, then an error will be generated.
598 This instruction will not make use of the literal pool.
599
600 @end table
601
602 For information on the ARM or Thumb instruction sets, see @cite{ARM
603 Software Development Toolkit Reference Manual}, Advanced RISC Machines
604 Ltd.
605
606 @node ARM Mapping Symbols
607 @section Mapping Symbols
608
609 The ARM ELF specification requires that special symbols be inserted
610 into object files to mark certain features:
611
612 @table @code
613
614 @cindex @code{$a}
615 @item $a
616 At the start of a region of code containing ARM instructions.
617
618 @cindex @code{$t}
619 @item $t
620 At the start of a region of code containing THUMB instructions.
621
622 @cindex @code{$d}
623 @item $d
624 At the start of a region of data.
625
626 @end table
627
628 The assembler will automatically insert these symbols for you - there
629 is no need to code them yourself.  Support for tagging symbols ($b,
630 $f, $p and $m) which is also mentioned in the current ARM ELF
631 specification is not implemented.  This is because they have been
632 dropped from the new EABI and so tools cannot rely upon their
633 presence.
634