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[dragonfly.git] / contrib / binutils-2.27 / gas / doc / c-arm.texi
1 @c Copyright (C) 1996-2016 Free Software Foundation, Inc.
2 @c This is part of the GAS manual.
3 @c For copying conditions, see the file as.texinfo.
4
5 @ifset GENERIC
6 @page
7 @node ARM-Dependent
8 @chapter ARM Dependent Features
9 @end ifset
10
11 @ifclear GENERIC
12 @node Machine Dependencies
13 @chapter ARM Dependent Features
14 @end ifclear
15
16 @cindex ARM support
17 @cindex Thumb support
18 @menu
19 * ARM Options::              Options
20 * ARM Syntax::               Syntax
21 * ARM Floating Point::       Floating Point
22 * ARM Directives::           ARM Machine Directives
23 * ARM Opcodes::              Opcodes
24 * ARM Mapping Symbols::      Mapping Symbols
25 * ARM Unwinding Tutorial::   Unwinding
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{fa526} (Faraday FA526 processor),
85 @code{fa626} (Faraday FA626 processor),
86 @code{arm9e},
87 @code{arm926e},
88 @code{arm926ej-s},
89 @code{arm946e-r0},
90 @code{arm946e},
91 @code{arm946e-s},
92 @code{arm966e-r0},
93 @code{arm966e},
94 @code{arm966e-s},
95 @code{arm968e-s},
96 @code{arm10t},
97 @code{arm10tdmi},
98 @code{arm10e},
99 @code{arm1020},
100 @code{arm1020t},
101 @code{arm1020e},
102 @code{arm1022e},
103 @code{arm1026ej-s},
104 @code{fa606te} (Faraday FA606TE processor),
105 @code{fa616te} (Faraday FA616TE processor),
106 @code{fa626te} (Faraday FA626TE processor),
107 @code{fmp626} (Faraday FMP626 processor),
108 @code{fa726te} (Faraday FA726TE processor),
109 @code{arm1136j-s},
110 @code{arm1136jf-s},
111 @code{arm1156t2-s},
112 @code{arm1156t2f-s},
113 @code{arm1176jz-s},
114 @code{arm1176jzf-s},
115 @code{mpcore},
116 @code{mpcorenovfp},
117 @code{cortex-a5},
118 @code{cortex-a7},
119 @code{cortex-a8},
120 @code{cortex-a9},
121 @code{cortex-a15},
122 @code{cortex-a17},
123 @code{cortex-a32},
124 @code{cortex-a35},
125 @code{cortex-a53},
126 @code{cortex-a57},
127 @code{cortex-a72},
128 @code{cortex-a73},
129 @code{cortex-r4},
130 @code{cortex-r4f},
131 @code{cortex-r5},
132 @code{cortex-r7},
133 @code{cortex-r8},
134 @code{cortex-m7},
135 @code{cortex-m4},
136 @code{cortex-m3},
137 @code{cortex-m1},
138 @code{cortex-m0},
139 @code{cortex-m0plus},
140 @code{exynos-m1},
141 @code{marvell-pj4},
142 @code{marvell-whitney},
143 @code{qdf24xx},
144 @code{xgene1},
145 @code{xgene2},
146 @code{ep9312} (ARM920 with Cirrus Maverick coprocessor),
147 @code{i80200} (Intel XScale processor)
148 @code{iwmmxt} (Intel(r) XScale processor with Wireless MMX(tm) technology coprocessor)
149 and
150 @code{xscale}.
151 The special name @code{all} may be used to allow the
152 assembler to accept instructions valid for any ARM processor.
153
154 In addition to the basic instruction set, the assembler can be told to
155 accept various extension mnemonics that extend the processor using the
156 co-processor instruction space.  For example, @code{-mcpu=arm920+maverick}
157 is equivalent to specifying @code{-mcpu=ep9312}.
158
159 Multiple extensions may be specified, separated by a @code{+}.  The
160 extensions should be specified in ascending alphabetical order.
161
162 Some extensions may be restricted to particular architectures; this is
163 documented in the list of extensions below.
164
165 Extension mnemonics may also be removed from those the assembler accepts.
166 This is done be prepending @code{no} to the option that adds the extension.
167 Extensions that are removed should be listed after all extensions which have
168 been added, again in ascending alphabetical order.  For example,
169 @code{-mcpu=ep9312+nomaverick} is equivalent to specifying @code{-mcpu=arm920}.
170
171
172 The following extensions are currently supported:
173 @code{crc}
174 @code{crypto} (Cryptography Extensions for v8-A architecture, implies @code{fp+simd}),
175 @code{fp} (Floating Point Extensions for v8-A architecture),
176 @code{idiv} (Integer Divide Extensions for v7-A and v7-R architectures),
177 @code{iwmmxt},
178 @code{iwmmxt2},
179 @code{xscale},
180 @code{maverick},
181 @code{mp} (Multiprocessing Extensions for v7-A and v7-R
182 architectures),
183 @code{os} (Operating System for v6M architecture),
184 @code{sec} (Security Extensions for v6K and v7-A architectures),
185 @code{simd} (Advanced SIMD Extensions for v8-A architecture, implies @code{fp}),
186 @code{virt} (Virtualization Extensions for v7-A architecture, implies
187 @code{idiv}),
188 @code{pan} (Priviliged Access Never Extensions for v8-A architecture),
189 @code{ras} (Reliability, Availability and Serviceability extensions
190 for v8-A architecture),
191 @code{rdma} (ARMv8.1 Advanced SIMD extensions for v8-A architecture, implies
192 @code{simd})
193 and
194 @code{xscale}.
195
196 @cindex @code{-march=} command line option, ARM
197 @item -march=@var{architecture}[+@var{extension}@dots{}]
198 This option specifies the target architecture.  The assembler will issue
199 an error message if an attempt is made to assemble an instruction which
200 will not execute on the target architecture.  The following architecture
201 names are recognized:
202 @code{armv1},
203 @code{armv2},
204 @code{armv2a},
205 @code{armv2s},
206 @code{armv3},
207 @code{armv3m},
208 @code{armv4},
209 @code{armv4xm},
210 @code{armv4t},
211 @code{armv4txm},
212 @code{armv5},
213 @code{armv5t},
214 @code{armv5txm},
215 @code{armv5te},
216 @code{armv5texp},
217 @code{armv6},
218 @code{armv6j},
219 @code{armv6k},
220 @code{armv6z},
221 @code{armv6kz},
222 @code{armv6-m},
223 @code{armv6s-m},
224 @code{armv7},
225 @code{armv7-a},
226 @code{armv7ve},
227 @code{armv7-r},
228 @code{armv7-m},
229 @code{armv7e-m},
230 @code{armv8-a},
231 @code{armv8.1-a},
232 @code{armv8.2-a},
233 @code{iwmmxt}
234 @code{iwmmxt2}
235 and
236 @code{xscale}.
237 If both @code{-mcpu} and
238 @code{-march} are specified, the assembler will use
239 the setting for @code{-mcpu}.
240
241 The architecture option can be extended with the same instruction set
242 extension options as the @code{-mcpu} option.
243
244 @cindex @code{-mfpu=} command line option, ARM
245 @item -mfpu=@var{floating-point-format}
246
247 This option specifies the floating point format to assemble for.  The
248 assembler will issue an error message if an attempt is made to assemble
249 an instruction which will not execute on the target floating point unit.
250 The following format options are recognized:
251 @code{softfpa},
252 @code{fpe},
253 @code{fpe2},
254 @code{fpe3},
255 @code{fpa},
256 @code{fpa10},
257 @code{fpa11},
258 @code{arm7500fe},
259 @code{softvfp},
260 @code{softvfp+vfp},
261 @code{vfp},
262 @code{vfp10},
263 @code{vfp10-r0},
264 @code{vfp9},
265 @code{vfpxd},
266 @code{vfpv2},
267 @code{vfpv3},
268 @code{vfpv3-fp16},
269 @code{vfpv3-d16},
270 @code{vfpv3-d16-fp16},
271 @code{vfpv3xd},
272 @code{vfpv3xd-d16},
273 @code{vfpv4},
274 @code{vfpv4-d16},
275 @code{fpv4-sp-d16},
276 @code{fpv5-sp-d16},
277 @code{fpv5-d16},
278 @code{fp-armv8},
279 @code{arm1020t},
280 @code{arm1020e},
281 @code{arm1136jf-s},
282 @code{maverick},
283 @code{neon},
284 @code{neon-vfpv4},
285 @code{neon-fp-armv8},
286 @code{crypto-neon-fp-armv8},
287 @code{neon-fp-armv8.1}
288 and
289 @code{crypto-neon-fp-armv8.1}.
290
291 In addition to determining which instructions are assembled, this option
292 also affects the way in which the @code{.double} assembler directive behaves
293 when assembling little-endian code.
294
295 The default is dependent on the processor selected.  For Architecture 5 or
296 later, the default is to assembler for VFP instructions; for earlier
297 architectures the default is to assemble for FPA instructions.
298
299 @cindex @code{-mthumb} command line option, ARM
300 @item -mthumb
301 This option specifies that the assembler should start assembling Thumb
302 instructions; that is, it should behave as though the file starts with a
303 @code{.code 16} directive.
304
305 @cindex @code{-mthumb-interwork} command line option, ARM
306 @item -mthumb-interwork
307 This option specifies that the output generated by the assembler should
308 be marked as supporting interworking.
309
310 @cindex @code{-mimplicit-it} command line option, ARM
311 @item -mimplicit-it=never
312 @itemx -mimplicit-it=always
313 @itemx -mimplicit-it=arm
314 @itemx -mimplicit-it=thumb
315 The @code{-mimplicit-it} option controls the behavior of the assembler when
316 conditional instructions are not enclosed in IT blocks.
317 There are four possible behaviors.
318 If @code{never} is specified, such constructs cause a warning in ARM
319 code and an error in Thumb-2 code.
320 If @code{always} is specified, such constructs are accepted in both
321 ARM and Thumb-2 code, where the IT instruction is added implicitly.
322 If @code{arm} is specified, such constructs are accepted in ARM code
323 and cause an error in Thumb-2 code.
324 If @code{thumb} is specified, such constructs cause a warning in ARM
325 code and are accepted in Thumb-2 code.  If you omit this option, the
326 behavior is equivalent to @code{-mimplicit-it=arm}.
327
328 @cindex @code{-mapcs-26} command line option, ARM
329 @cindex @code{-mapcs-32} command line option, ARM
330 @item -mapcs-26
331 @itemx -mapcs-32
332 These options specify that the output generated by the assembler should
333 be marked as supporting the indicated version of the Arm Procedure.
334 Calling Standard.
335
336 @cindex @code{-matpcs} command line option, ARM
337 @item -matpcs
338 This option specifies that the output generated by the assembler should
339 be marked as supporting the Arm/Thumb Procedure Calling Standard.  If
340 enabled this option will cause the assembler to create an empty
341 debugging section in the object file called .arm.atpcs.  Debuggers can
342 use this to determine the ABI being used by.
343
344 @cindex @code{-mapcs-float} command line option, ARM
345 @item -mapcs-float
346 This indicates the floating point variant of the APCS should be
347 used.  In this variant floating point arguments are passed in FP
348 registers rather than integer registers.
349
350 @cindex @code{-mapcs-reentrant} command line option, ARM
351 @item -mapcs-reentrant
352 This indicates that the reentrant variant of the APCS should be used.
353 This variant supports position independent code.
354
355 @cindex @code{-mfloat-abi=} command line option, ARM
356 @item -mfloat-abi=@var{abi}
357 This option specifies that the output generated by the assembler should be
358 marked as using specified floating point ABI.
359 The following values are recognized:
360 @code{soft},
361 @code{softfp}
362 and
363 @code{hard}.
364
365 @cindex @code{-eabi=} command line option, ARM
366 @item -meabi=@var{ver}
367 This option specifies which EABI version the produced object files should
368 conform to.
369 The following values are recognized:
370 @code{gnu},
371 @code{4}
372 and
373 @code{5}.
374
375 @cindex @code{-EB} command line option, ARM
376 @item -EB
377 This option specifies that the output generated by the assembler should
378 be marked as being encoded for a big-endian processor.
379
380 Note: If a program is being built for a system with big-endian data
381 and little-endian instructions then it should be assembled with the
382 @option{-EB} option, (all of it, code and data) and then linked with
383 the @option{--be8} option.  This will reverse the endianness of the
384 instructions back to little-endian, but leave the data as big-endian.
385
386 @cindex @code{-EL} command line option, ARM
387 @item -EL
388 This option specifies that the output generated by the assembler should
389 be marked as being encoded for a little-endian processor.
390
391 @cindex @code{-k} command line option, ARM
392 @cindex PIC code generation for ARM
393 @item -k
394 This option specifies that the output of the assembler should be marked
395 as position-independent code (PIC).
396
397 @cindex @code{--fix-v4bx} command line option, ARM
398 @item --fix-v4bx
399 Allow @code{BX} instructions in ARMv4 code.  This is intended for use with
400 the linker option of the same name.
401
402 @cindex @code{-mwarn-deprecated} command line option, ARM
403 @item -mwarn-deprecated
404 @itemx -mno-warn-deprecated
405 Enable or disable warnings about using deprecated options or
406 features.  The default is to warn.
407
408 @cindex @code{-mccs} command line option, ARM
409 @item -mccs
410 Turns on CodeComposer Studio assembly syntax compatibility mode.
411
412 @cindex @code{-mwarn-syms} command line option, ARM
413 @item -mwarn-syms
414 @itemx -mno-warn-syms
415 Enable or disable warnings about symbols that match the names of ARM
416 instructions.  The default is to warn.
417
418 @end table
419
420
421 @node ARM Syntax
422 @section Syntax
423 @menu
424 * ARM-Instruction-Set::      Instruction Set
425 * ARM-Chars::                Special Characters
426 * ARM-Regs::                 Register Names
427 * ARM-Relocations::          Relocations
428 * ARM-Neon-Alignment::       NEON Alignment Specifiers
429 @end menu
430
431 @node ARM-Instruction-Set
432 @subsection Instruction Set Syntax
433 Two slightly different syntaxes are support for ARM and THUMB
434 instructions.  The default, @code{divided}, uses the old style where
435 ARM and THUMB instructions had their own, separate syntaxes.  The new,
436 @code{unified} syntax, which can be selected via the @code{.syntax}
437 directive, and has the following main features:
438
439 @itemize @bullet
440 @item
441 Immediate operands do not require a @code{#} prefix.
442
443 @item
444 The @code{IT} instruction may appear, and if it does it is validated
445 against subsequent conditional affixes.  In ARM mode it does not
446 generate machine code, in THUMB mode it does.
447
448 @item
449 For ARM instructions the conditional affixes always appear at the end
450 of the instruction.  For THUMB instructions conditional affixes can be
451 used, but only inside the scope of an @code{IT} instruction.
452
453 @item
454 All of the instructions new to the V6T2 architecture (and later) are
455 available.  (Only a few such instructions can be written in the
456 @code{divided} syntax).
457
458 @item
459 The @code{.N} and @code{.W} suffixes are recognized and honored.
460
461 @item
462 All instructions set the flags if and only if they have an @code{s}
463 affix.
464 @end itemize
465
466 @node ARM-Chars
467 @subsection Special Characters
468
469 @cindex line comment character, ARM
470 @cindex ARM line comment character
471 The presence of a @samp{@@} anywhere on a line indicates the start of
472 a comment that extends to the end of that line.
473
474 If a @samp{#} appears as the first character of a line then the whole
475 line is treated as a comment, but in this case the line could also be
476 a logical line number directive (@pxref{Comments}) or a preprocessor
477 control command (@pxref{Preprocessing}).
478
479 @cindex line separator, ARM
480 @cindex statement separator, ARM
481 @cindex ARM line separator
482 The @samp{;} character can be used instead of a newline to separate
483 statements.
484
485 @cindex immediate character, ARM
486 @cindex ARM immediate character
487 Either @samp{#} or @samp{$} can be used to indicate immediate operands.
488
489 @cindex identifiers, ARM
490 @cindex ARM identifiers
491 *TODO* Explain about /data modifier on symbols.
492
493 @node ARM-Regs
494 @subsection Register Names
495
496 @cindex ARM register names
497 @cindex register names, ARM
498 *TODO* Explain about ARM register naming, and the predefined names.
499
500 @node ARM-Relocations
501 @subsection ARM relocation generation
502
503 @cindex data relocations, ARM
504 @cindex ARM data relocations
505 Specific data relocations can be generated by putting the relocation name
506 in parentheses after the symbol name.  For example:
507
508 @smallexample
509         .word foo(TARGET1)
510 @end smallexample
511
512 This will generate an @samp{R_ARM_TARGET1} relocation against the symbol
513 @var{foo}.
514 The following relocations are supported:
515 @code{GOT},
516 @code{GOTOFF},
517 @code{TARGET1},
518 @code{TARGET2},
519 @code{SBREL},
520 @code{TLSGD},
521 @code{TLSLDM},
522 @code{TLSLDO},
523 @code{TLSDESC},
524 @code{TLSCALL},
525 @code{GOTTPOFF},
526 @code{GOT_PREL}
527 and
528 @code{TPOFF}.
529
530 For compatibility with older toolchains the assembler also accepts
531 @code{(PLT)} after branch targets.  On legacy targets this will
532 generate the deprecated @samp{R_ARM_PLT32} relocation.  On EABI
533 targets it will encode either the @samp{R_ARM_CALL} or
534 @samp{R_ARM_JUMP24} relocation, as appropriate.
535
536 @cindex MOVW and MOVT relocations, ARM
537 Relocations for @samp{MOVW} and @samp{MOVT} instructions can be generated
538 by prefixing the value with @samp{#:lower16:} and @samp{#:upper16}
539 respectively.  For example to load the 32-bit address of foo into r0:
540
541 @smallexample
542         MOVW r0, #:lower16:foo
543         MOVT r0, #:upper16:foo
544 @end smallexample
545
546 Relocations @samp{R_ARM_THM_ALU_ABS_G0_NC}, @samp{R_ARM_THM_ALU_ABS_G1_NC},
547 @samp{R_ARM_THM_ALU_ABS_G2_NC} and @samp{R_ARM_THM_ALU_ABS_G3_NC} can be
548 generated by prefixing the value with @samp{#:lower0_7:#},
549 @samp{#:lower8_15:#}, @samp{#:upper0_7:#} and @samp{#:upper8_15:#}
550 respectively.  For example to load the 32-bit address of foo into r0:
551
552 @smallexample
553         MOVS r0, #:upper8_15:#foo
554         LSLS r0, r0, #8
555         ADDS r0, #:upper0_7:#foo
556         LSLS r0, r0, #8
557         ADDS r0, #:lower8_15:#foo
558         LSLS r0, r0, #8
559         ADDS r0, #:lower0_7:#foo
560 @end smallexample
561
562 @node ARM-Neon-Alignment
563 @subsection NEON Alignment Specifiers
564
565 @cindex alignment for NEON instructions
566 Some NEON load/store instructions allow an optional address
567 alignment qualifier.
568 The ARM documentation specifies that this is indicated by
569 @samp{@@ @var{align}}. However GAS already interprets
570 the @samp{@@} character as a "line comment" start,
571 so @samp{: @var{align}} is used instead.  For example:
572
573 @smallexample
574         vld1.8 @{q0@}, [r0, :128]
575 @end smallexample
576
577 @node ARM Floating Point
578 @section Floating Point
579
580 @cindex floating point, ARM (@sc{ieee})
581 @cindex ARM floating point (@sc{ieee})
582 The ARM family uses @sc{ieee} floating-point numbers.
583
584 @node ARM Directives
585 @section ARM Machine Directives
586
587 @cindex machine directives, ARM
588 @cindex ARM machine directives
589 @table @code
590
591 @c AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
592
593 @cindex @code{.2byte} directive, ARM
594 @cindex @code{.4byte} directive, ARM
595 @cindex @code{.8byte} directive, ARM
596 @item .2byte @var{expression} [, @var{expression}]*
597 @itemx .4byte @var{expression} [, @var{expression}]*
598 @itemx .8byte @var{expression} [, @var{expression}]*
599 These directives write 2, 4 or 8 byte values to the output section.
600
601 @cindex @code{.align} directive, ARM
602 @item .align @var{expression} [, @var{expression}]
603 This is the generic @var{.align} directive.  For the ARM however if the
604 first argument is zero (ie no alignment is needed) the assembler will
605 behave as if the argument had been 2 (ie pad to the next four byte
606 boundary).  This is for compatibility with ARM's own assembler.
607
608 @cindex @code{.arch} directive, ARM
609 @item .arch @var{name}
610 Select the target architecture.  Valid values for @var{name} are the same as
611 for the @option{-march} commandline option.
612
613 Specifying @code{.arch} clears any previously selected architecture
614 extensions.
615
616 @cindex @code{.arch_extension} directive, ARM
617 @item .arch_extension @var{name}
618 Add or remove an architecture extension to the target architecture.  Valid
619 values for @var{name} are the same as those accepted as architectural
620 extensions by the @option{-mcpu} commandline option.
621
622 @code{.arch_extension} may be used multiple times to add or remove extensions
623 incrementally to the architecture being compiled for.
624
625 @cindex @code{.arm} directive, ARM
626 @item .arm
627 This performs the same action as @var{.code 32}.
628
629 @c BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB
630
631 @cindex @code{.bss} directive, ARM
632 @item .bss
633 This directive switches to the @code{.bss} section.
634
635 @c CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
636
637 @cindex @code{.cantunwind} directive, ARM
638 @item .cantunwind
639 Prevents unwinding through the current function.  No personality routine
640 or exception table data is required or permitted.
641
642 @cindex @code{.code} directive, ARM
643 @item .code @code{[16|32]}
644 This directive selects the instruction set being generated. The value 16
645 selects Thumb, with the value 32 selecting ARM.
646
647 @cindex @code{.cpu} directive, ARM
648 @item .cpu @var{name}
649 Select the target processor.  Valid values for @var{name} are the same as
650 for the @option{-mcpu} commandline option.
651
652 Specifying @code{.cpu} clears any previously selected architecture
653 extensions.
654
655 @c DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD
656
657 @cindex @code{.dn} and @code{.qn} directives, ARM
658 @item @var{name} .dn @var{register name} [@var{.type}] [[@var{index}]]
659 @itemx @var{name} .qn @var{register name} [@var{.type}] [[@var{index}]]
660
661 The @code{dn} and @code{qn} directives are used to create typed
662 and/or indexed register aliases for use in Advanced SIMD Extension
663 (Neon) instructions.  The former should be used to create aliases
664 of double-precision registers, and the latter to create aliases of
665 quad-precision registers.
666
667 If these directives are used to create typed aliases, those aliases can
668 be used in Neon instructions instead of writing types after the mnemonic
669 or after each operand.  For example:
670
671 @smallexample
672         x .dn d2.f32
673         y .dn d3.f32
674         z .dn d4.f32[1]
675         vmul x,y,z
676 @end smallexample
677
678 This is equivalent to writing the following:
679
680 @smallexample
681         vmul.f32 d2,d3,d4[1]
682 @end smallexample
683
684 Aliases created using @code{dn} or @code{qn} can be destroyed using
685 @code{unreq}.
686
687 @c EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE
688
689 @cindex @code{.eabi_attribute} directive, ARM
690 @item .eabi_attribute @var{tag}, @var{value}
691 Set the EABI object attribute @var{tag} to @var{value}.
692
693 The @var{tag} is either an attribute number, or one of the following:
694 @code{Tag_CPU_raw_name}, @code{Tag_CPU_name}, @code{Tag_CPU_arch},
695 @code{Tag_CPU_arch_profile}, @code{Tag_ARM_ISA_use},
696 @code{Tag_THUMB_ISA_use}, @code{Tag_FP_arch}, @code{Tag_WMMX_arch},
697 @code{Tag_Advanced_SIMD_arch}, @code{Tag_PCS_config},
698 @code{Tag_ABI_PCS_R9_use}, @code{Tag_ABI_PCS_RW_data},
699 @code{Tag_ABI_PCS_RO_data}, @code{Tag_ABI_PCS_GOT_use},
700 @code{Tag_ABI_PCS_wchar_t}, @code{Tag_ABI_FP_rounding},
701 @code{Tag_ABI_FP_denormal}, @code{Tag_ABI_FP_exceptions},
702 @code{Tag_ABI_FP_user_exceptions}, @code{Tag_ABI_FP_number_model},
703 @code{Tag_ABI_align_needed}, @code{Tag_ABI_align_preserved},
704 @code{Tag_ABI_enum_size}, @code{Tag_ABI_HardFP_use},
705 @code{Tag_ABI_VFP_args}, @code{Tag_ABI_WMMX_args},
706 @code{Tag_ABI_optimization_goals}, @code{Tag_ABI_FP_optimization_goals},
707 @code{Tag_compatibility}, @code{Tag_CPU_unaligned_access},
708 @code{Tag_FP_HP_extension}, @code{Tag_ABI_FP_16bit_format},
709 @code{Tag_MPextension_use}, @code{Tag_DIV_use},
710 @code{Tag_nodefaults}, @code{Tag_also_compatible_with},
711 @code{Tag_conformance}, @code{Tag_T2EE_use},
712 @code{Tag_Virtualization_use}
713
714 The @var{value} is either a @code{number}, @code{"string"}, or
715 @code{number, "string"} depending on the tag.
716
717 Note - the following legacy values are also accepted by @var{tag}:
718 @code{Tag_VFP_arch}, @code{Tag_ABI_align8_needed},
719 @code{Tag_ABI_align8_preserved}, @code{Tag_VFP_HP_extension},
720
721 @cindex @code{.even} directive, ARM
722 @item .even
723 This directive aligns to an even-numbered address.
724
725 @cindex @code{.extend} directive, ARM
726 @cindex @code{.ldouble} directive, ARM
727 @item .extend  @var{expression} [, @var{expression}]*
728 @itemx .ldouble  @var{expression} [, @var{expression}]*
729 These directives write 12byte long double floating-point values to the
730 output section.  These are not compatible with current ARM processors
731 or ABIs.
732
733 @c FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
734
735 @anchor{arm_fnend}
736 @cindex @code{.fnend} directive, ARM
737 @item .fnend
738 Marks the end of a function with an unwind table entry.  The unwind index
739 table entry is created when this directive is processed.
740
741 If no personality routine has been specified then standard personality
742 routine 0 or 1 will be used, depending on the number of unwind opcodes
743 required.
744
745 @anchor{arm_fnstart}
746 @cindex @code{.fnstart} directive, ARM
747 @item .fnstart
748 Marks the start of a function with an unwind table entry.
749
750 @cindex @code{.force_thumb} directive, ARM
751 @item .force_thumb
752 This directive forces the selection of Thumb instructions, even if the
753 target processor does not support those instructions
754
755 @cindex @code{.fpu} directive, ARM
756 @item .fpu @var{name}
757 Select the floating-point unit to assemble for.  Valid values for @var{name}
758 are the same as for the @option{-mfpu} commandline option.
759
760 @c GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG
761 @c HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH
762
763 @cindex @code{.handlerdata} directive, ARM
764 @item .handlerdata
765 Marks the end of the current function, and the start of the exception table
766 entry for that function.  Anything between this directive and the
767 @code{.fnend} directive will be added to the exception table entry.
768
769 Must be preceded by a @code{.personality} or @code{.personalityindex}
770 directive.
771
772 @c IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
773
774 @cindex @code{.inst} directive, ARM
775 @item .inst @var{opcode} [ , @dots{} ]
776 @itemx .inst.n @var{opcode} [ , @dots{} ]
777 @itemx .inst.w @var{opcode} [ , @dots{} ]
778 Generates the instruction corresponding to the numerical value @var{opcode}.
779 @code{.inst.n} and @code{.inst.w} allow the Thumb instruction size to be
780 specified explicitly, overriding the normal encoding rules.
781
782 @c JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ
783 @c KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK
784 @c LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL
785
786 @item .ldouble  @var{expression} [, @var{expression}]*
787 See @code{.extend}.
788
789 @cindex @code{.ltorg} directive, ARM
790 @item .ltorg
791 This directive causes the current contents of the literal pool to be
792 dumped into the current section (which is assumed to be the .text
793 section) at the current location (aligned to a word boundary).
794 @code{GAS} maintains a separate literal pool for each section and each
795 sub-section.  The @code{.ltorg} directive will only affect the literal
796 pool of the current section and sub-section.  At the end of assembly
797 all remaining, un-empty literal pools will automatically be dumped.
798
799 Note - older versions of @code{GAS} would dump the current literal
800 pool any time a section change occurred.  This is no longer done, since
801 it prevents accurate control of the placement of literal pools.
802
803 @c MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM
804
805 @cindex @code{.movsp} directive, ARM
806 @item .movsp @var{reg} [, #@var{offset}]
807 Tell the unwinder that @var{reg} contains an offset from the current
808 stack pointer.  If @var{offset} is not specified then it is assumed to be
809 zero.
810
811 @c NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN
812 @c OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
813
814 @cindex @code{.object_arch} directive, ARM
815 @item .object_arch @var{name}
816 Override the architecture recorded in the EABI object attribute section.
817 Valid values for @var{name} are the same as for the @code{.arch} directive.
818 Typically this is useful when code uses runtime detection of CPU features.
819
820 @c PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP
821
822 @cindex @code{.packed} directive, ARM
823 @item .packed  @var{expression} [, @var{expression}]*
824 This directive writes 12-byte packed floating-point values to the
825 output section.  These are not compatible with current ARM processors
826 or ABIs.
827
828 @anchor{arm_pad}
829 @cindex @code{.pad} directive, ARM
830 @item .pad #@var{count}
831 Generate unwinder annotations for a stack adjustment of @var{count} bytes.
832 A positive value indicates the function prologue allocated stack space by
833 decrementing the stack pointer.
834
835 @cindex @code{.personality} directive, ARM
836 @item .personality @var{name}
837 Sets the personality routine for the current function to @var{name}.
838
839 @cindex @code{.personalityindex} directive, ARM
840 @item .personalityindex @var{index}
841 Sets the personality routine for the current function to the EABI standard
842 routine number @var{index}
843
844 @cindex @code{.pool} directive, ARM
845 @item .pool
846 This is a synonym for .ltorg.
847
848 @c QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ
849 @c RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR
850
851 @cindex @code{.req} directive, ARM
852 @item @var{name} .req @var{register name}
853 This creates an alias for @var{register name} called @var{name}.  For
854 example:
855
856 @smallexample
857         foo .req r0
858 @end smallexample
859
860 @c SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS
861
862 @anchor{arm_save}
863 @cindex @code{.save} directive, ARM
864 @item .save @var{reglist}
865 Generate unwinder annotations to restore the registers in @var{reglist}.
866 The format of @var{reglist} is the same as the corresponding store-multiple
867 instruction.
868
869 @smallexample
870 @exdent @emph{core registers}
871   .save @{r4, r5, r6, lr@}
872   stmfd sp!, @{r4, r5, r6, lr@}
873 @exdent @emph{FPA registers}
874   .save f4, 2
875   sfmfd f4, 2, [sp]!
876 @exdent @emph{VFP registers}
877   .save @{d8, d9, d10@}
878   fstmdx sp!, @{d8, d9, d10@}
879 @exdent @emph{iWMMXt registers}
880   .save @{wr10, wr11@}
881   wstrd wr11, [sp, #-8]!
882   wstrd wr10, [sp, #-8]!
883 or
884   .save wr11
885   wstrd wr11, [sp, #-8]!
886   .save wr10
887   wstrd wr10, [sp, #-8]!
888 @end smallexample
889
890 @anchor{arm_setfp}
891 @cindex @code{.setfp} directive, ARM
892 @item .setfp @var{fpreg}, @var{spreg} [, #@var{offset}]
893 Make all unwinder annotations relative to a frame pointer.  Without this
894 the unwinder will use offsets from the stack pointer.
895
896 The syntax of this directive is the same as the @code{add} or @code{mov}
897 instruction used to set the frame pointer.  @var{spreg} must be either
898 @code{sp} or mentioned in a previous @code{.movsp} directive.
899
900 @smallexample
901 .movsp ip
902 mov ip, sp
903 @dots{}
904 .setfp fp, ip, #4
905 add fp, ip, #4
906 @end smallexample
907
908 @cindex @code{.secrel32} directive, ARM
909 @item .secrel32 @var{expression} [, @var{expression}]*
910 This directive emits relocations that evaluate to the section-relative
911 offset of each expression's symbol.  This directive is only supported
912 for PE targets.
913
914 @cindex @code{.syntax} directive, ARM
915 @item .syntax [@code{unified} | @code{divided}]
916 This directive sets the Instruction Set Syntax as described in the
917 @ref{ARM-Instruction-Set} section.
918
919 @c TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT
920
921 @cindex @code{.thumb} directive, ARM
922 @item .thumb
923 This performs the same action as @var{.code 16}.
924
925 @cindex @code{.thumb_func} directive, ARM
926 @item .thumb_func
927 This directive specifies that the following symbol is the name of a
928 Thumb encoded function.  This information is necessary in order to allow
929 the assembler and linker to generate correct code for interworking
930 between Arm and Thumb instructions and should be used even if
931 interworking is not going to be performed.  The presence of this
932 directive also implies @code{.thumb}
933
934 This directive is not neccessary when generating EABI objects.  On these
935 targets the encoding is implicit when generating Thumb code.
936
937 @cindex @code{.thumb_set} directive, ARM
938 @item .thumb_set
939 This performs the equivalent of a @code{.set} directive in that it
940 creates a symbol which is an alias for another symbol (possibly not yet
941 defined).  This directive also has the added property in that it marks
942 the aliased symbol as being a thumb function entry point, in the same
943 way that the @code{.thumb_func} directive does.
944
945 @cindex @code{.tlsdescseq} directive, ARM
946 @item .tlsdescseq @var{tls-variable}
947 This directive is used to annotate parts of an inlined TLS descriptor
948 trampoline.  Normally the trampoline is provided by the linker, and
949 this directive is not needed.
950
951 @c UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU
952
953 @cindex @code{.unreq} directive, ARM
954 @item .unreq @var{alias-name}
955 This undefines a register alias which was previously defined using the
956 @code{req}, @code{dn} or @code{qn} directives.  For example:
957
958 @smallexample
959         foo .req r0
960         .unreq foo
961 @end smallexample
962
963 An error occurs if the name is undefined.  Note - this pseudo op can
964 be used to delete builtin in register name aliases (eg 'r0').  This
965 should only be done if it is really necessary.
966
967 @cindex @code{.unwind_raw} directive, ARM
968 @item .unwind_raw @var{offset}, @var{byte1}, @dots{}
969 Insert one of more arbitary unwind opcode bytes, which are known to adjust
970 the stack pointer by @var{offset} bytes.
971
972 For example @code{.unwind_raw 4, 0xb1, 0x01} is equivalent to
973 @code{.save @{r0@}}
974
975 @c VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV
976
977 @cindex @code{.vsave} directive, ARM
978 @item .vsave @var{vfp-reglist}
979 Generate unwinder annotations to restore the VFP registers in @var{vfp-reglist}
980 using FLDMD.  Also works for VFPv3 registers
981 that are to be restored using VLDM.
982 The format of @var{vfp-reglist} is the same as the corresponding store-multiple
983 instruction.
984
985 @smallexample
986 @exdent @emph{VFP registers}
987   .vsave @{d8, d9, d10@}
988   fstmdd sp!, @{d8, d9, d10@}
989 @exdent @emph{VFPv3 registers}
990   .vsave @{d15, d16, d17@}
991   vstm sp!, @{d15, d16, d17@}
992 @end smallexample
993
994 Since FLDMX and FSTMX are now deprecated, this directive should be
995 used in favour of @code{.save} for saving VFP registers for ARMv6 and above.
996
997 @c WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
998 @c XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
999 @c YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY
1000 @c ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ
1001
1002 @end table
1003
1004 @node ARM Opcodes
1005 @section Opcodes
1006
1007 @cindex ARM opcodes
1008 @cindex opcodes for ARM
1009 @code{@value{AS}} implements all the standard ARM opcodes.  It also
1010 implements several pseudo opcodes, including several synthetic load
1011 instructions.
1012
1013 @table @code
1014
1015 @cindex @code{NOP} pseudo op, ARM
1016 @item NOP
1017 @smallexample
1018   nop
1019 @end smallexample
1020
1021 This pseudo op will always evaluate to a legal ARM instruction that does
1022 nothing.  Currently it will evaluate to MOV r0, r0.
1023
1024 @cindex @code{LDR reg,=<label>} pseudo op, ARM
1025 @item LDR
1026 @smallexample
1027   ldr <register> , = <expression>
1028 @end smallexample
1029
1030 If expression evaluates to a numeric constant then a MOV or MVN
1031 instruction will be used in place of the LDR instruction, if the
1032 constant can be generated by either of these instructions.  Otherwise
1033 the constant will be placed into the nearest literal pool (if it not
1034 already there) and a PC relative LDR instruction will be generated.
1035
1036 @cindex @code{ADR reg,<label>} pseudo op, ARM
1037 @item ADR
1038 @smallexample
1039   adr <register> <label>
1040 @end smallexample
1041
1042 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
1043 register.  The instruction will evaluate to a PC relative ADD or SUB
1044 instruction depending upon where the label is located.  If the label is
1045 out of range, or if it is not defined in the same file (and section) as
1046 the ADR instruction, then an error will be generated.  This instruction
1047 will not make use of the literal pool.
1048
1049 @cindex @code{ADRL reg,<label>} pseudo op, ARM
1050 @item ADRL
1051 @smallexample
1052   adrl <register> <label>
1053 @end smallexample
1054
1055 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
1056 register.  The instruction will evaluate to one or two PC relative ADD
1057 or SUB instructions depending upon where the label is located.  If a
1058 second instruction is not needed a NOP instruction will be generated in
1059 its place, so that this instruction is always 8 bytes long.
1060
1061 If the label is out of range, or if it is not defined in the same file
1062 (and section) as the ADRL instruction, then an error will be generated.
1063 This instruction will not make use of the literal pool.
1064
1065 @end table
1066
1067 For information on the ARM or Thumb instruction sets, see @cite{ARM
1068 Software Development Toolkit Reference Manual}, Advanced RISC Machines
1069 Ltd.
1070
1071 @node ARM Mapping Symbols
1072 @section Mapping Symbols
1073
1074 The ARM ELF specification requires that special symbols be inserted
1075 into object files to mark certain features:
1076
1077 @table @code
1078
1079 @cindex @code{$a}
1080 @item $a
1081 At the start of a region of code containing ARM instructions.
1082
1083 @cindex @code{$t}
1084 @item $t
1085 At the start of a region of code containing THUMB instructions.
1086
1087 @cindex @code{$d}
1088 @item $d
1089 At the start of a region of data.
1090
1091 @end table
1092
1093 The assembler will automatically insert these symbols for you - there
1094 is no need to code them yourself.  Support for tagging symbols ($b,
1095 $f, $p and $m) which is also mentioned in the current ARM ELF
1096 specification is not implemented.  This is because they have been
1097 dropped from the new EABI and so tools cannot rely upon their
1098 presence.
1099
1100 @node ARM Unwinding Tutorial
1101 @section Unwinding
1102
1103 The ABI for the ARM Architecture specifies a standard format for
1104 exception unwind information.  This information is used when an
1105 exception is thrown to determine where control should be transferred.
1106 In particular, the unwind information is used to determine which
1107 function called the function that threw the exception, and which
1108 function called that one, and so forth.  This information is also used
1109 to restore the values of callee-saved registers in the function
1110 catching the exception.
1111
1112 If you are writing functions in assembly code, and those functions
1113 call other functions that throw exceptions, you must use assembly
1114 pseudo ops to ensure that appropriate exception unwind information is
1115 generated.  Otherwise, if one of the functions called by your assembly
1116 code throws an exception, the run-time library will be unable to
1117 unwind the stack through your assembly code and your program will not
1118 behave correctly.
1119
1120 To illustrate the use of these pseudo ops, we will examine the code
1121 that G++ generates for the following C++ input:
1122
1123 @verbatim
1124 void callee (int *);
1125
1126 int
1127 caller ()
1128 {
1129   int i;
1130   callee (&i);
1131   return i;
1132 }
1133 @end verbatim
1134
1135 This example does not show how to throw or catch an exception from
1136 assembly code.  That is a much more complex operation and should
1137 always be done in a high-level language, such as C++, that directly
1138 supports exceptions.
1139
1140 The code generated by one particular version of G++ when compiling the
1141 example above is:
1142
1143 @verbatim
1144 _Z6callerv:
1145         .fnstart
1146 .LFB2:
1147         @ Function supports interworking.
1148         @ args = 0, pretend = 0, frame = 8
1149         @ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0
1150         stmfd   sp!, {fp, lr}
1151         .save {fp, lr}
1152 .LCFI0:
1153         .setfp fp, sp, #4
1154         add     fp, sp, #4
1155 .LCFI1:
1156         .pad #8
1157         sub     sp, sp, #8
1158 .LCFI2:
1159         sub     r3, fp, #8
1160         mov     r0, r3
1161         bl      _Z6calleePi
1162         ldr     r3, [fp, #-8]
1163         mov     r0, r3
1164         sub     sp, fp, #4
1165         ldmfd   sp!, {fp, lr}
1166         bx      lr
1167 .LFE2:
1168         .fnend
1169 @end verbatim
1170
1171 Of course, the sequence of instructions varies based on the options
1172 you pass to GCC and on the version of GCC in use.  The exact
1173 instructions are not important since we are focusing on the pseudo ops
1174 that are used to generate unwind information.
1175
1176 An important assumption made by the unwinder is that the stack frame
1177 does not change during the body of the function.  In particular, since
1178 we assume that the assembly code does not itself throw an exception,
1179 the only point where an exception can be thrown is from a call, such
1180 as the @code{bl} instruction above.  At each call site, the same saved
1181 registers (including @code{lr}, which indicates the return address)
1182 must be located in the same locations relative to the frame pointer.
1183
1184 The @code{.fnstart} (@pxref{arm_fnstart,,.fnstart pseudo op}) pseudo
1185 op appears immediately before the first instruction of the function
1186 while the @code{.fnend} (@pxref{arm_fnend,,.fnend pseudo op}) pseudo
1187 op appears immediately after the last instruction of the function.
1188 These pseudo ops specify the range of the function.
1189
1190 Only the order of the other pseudos ops (e.g., @code{.setfp} or
1191 @code{.pad}) matters; their exact locations are irrelevant.  In the
1192 example above, the compiler emits the pseudo ops with particular
1193 instructions.  That makes it easier to understand the code, but it is
1194 not required for correctness.  It would work just as well to emit all
1195 of the pseudo ops other than @code{.fnend} in the same order, but
1196 immediately after @code{.fnstart}.
1197
1198 The @code{.save} (@pxref{arm_save,,.save pseudo op}) pseudo op
1199 indicates registers that have been saved to the stack so that they can
1200 be restored before the function returns.  The argument to the
1201 @code{.save} pseudo op is a list of registers to save.  If a register
1202 is ``callee-saved'' (as specified by the ABI) and is modified by the
1203 function you are writing, then your code must save the value before it
1204 is modified and restore the original value before the function
1205 returns.  If an exception is thrown, the run-time library restores the
1206 values of these registers from their locations on the stack before
1207 returning control to the exception handler.  (Of course, if an
1208 exception is not thrown, the function that contains the @code{.save}
1209 pseudo op restores these registers in the function epilogue, as is
1210 done with the @code{ldmfd} instruction above.)
1211
1212 You do not have to save callee-saved registers at the very beginning
1213 of the function and you do not need to use the @code{.save} pseudo op
1214 immediately following the point at which the registers are saved.
1215 However, if you modify a callee-saved register, you must save it on
1216 the stack before modifying it and before calling any functions which
1217 might throw an exception.  And, you must use the @code{.save} pseudo
1218 op to indicate that you have done so.
1219
1220 The @code{.pad} (@pxref{arm_pad,,.pad}) pseudo op indicates a
1221 modification of the stack pointer that does not save any registers.
1222 The argument is the number of bytes (in decimal) that are subtracted
1223 from the stack pointer.  (On ARM CPUs, the stack grows downwards, so
1224 subtracting from the stack pointer increases the size of the stack.)
1225
1226 The @code{.setfp} (@pxref{arm_setfp,,.setfp pseudo op}) pseudo op
1227 indicates the register that contains the frame pointer.  The first
1228 argument is the register that is set, which is typically @code{fp}.
1229 The second argument indicates the register from which the frame
1230 pointer takes its value.  The third argument, if present, is the value
1231 (in decimal) added to the register specified by the second argument to
1232 compute the value of the frame pointer.  You should not modify the
1233 frame pointer in the body of the function.
1234
1235 If you do not use a frame pointer, then you should not use the
1236 @code{.setfp} pseudo op.  If you do not use a frame pointer, then you
1237 should avoid modifying the stack pointer outside of the function
1238 prologue.  Otherwise, the run-time library will be unable to find
1239 saved registers when it is unwinding the stack.
1240
1241 The pseudo ops described above are sufficient for writing assembly
1242 code that calls functions which may throw exceptions.  If you need to
1243 know more about the object-file format used to represent unwind
1244 information, you may consult the @cite{Exception Handling ABI for the
1245 ARM Architecture} available from @uref{http://infocenter.arm.com}.
1246