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前面已经向读者介绍过在ARM体系结构中支持两种指令集：32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集。只有遵循一定的操作规则，Thumb程序代码和ARM程序代码才可以相互切换调用。
虽然从前面的内容中可以看出，ARM指令具有较高的执行效率。但在部分特定的场合中，特别是在对代码密度有较高要求的场合中，仍然需要使用Thumb指令集。
Thumb指令集是ARM指令集的一个子集，主要解决ARM程序代码的密度问题。由于Thumb指令使用标准的ARM寄存器配置进行操作，因此ARM指令集和Thumb指令集具有良好的互通性。
Thumb指令集与ARM指令集相比具有以下特性：
（1）Thumb指令集中的指令不能使用-S后缀来影响CPSR寄存器中的标志；
（2）Thumb指令集中只有一条分支指令可以实现条件选择，而其他指令均为无条件指令；
（3）Thumb指令集中的字长为16位，因此立即数的范围比ARM中立即数的范围要小很多；
（4）实现同样功能的代码，Thumb指令集代码需要的存储空间大约为ARM指令集代码的70%；
（5）实现同样功能的代码，Thumb指令集代码中的指令数量大约比ARM指令集代码中的指令数量多30%；
（6）如果使用16位的存储器，Thumb指令的处理速度比ARM指令的处理速度快约50%；
（7）如果使用32位的存储器，ARM指令的处理速度比Thumb指令的处理速度快约40%；
（8）在系统功耗上，Thumb指令集比ARM指令集节电约30%。
从上述Thumb指令的种种特性可以看出，Thumb指令集主要适合使用在一些资源比较缺乏，代码效率要求比较高的场合。但这些也是以处理器的执行速度和性能为代价的。
在实际工程应用中，如果ARM嵌入式系统对系统的性能有比较高的要求，则应该选用ARM指令集；如果对系统的成本和功耗有比较高的要求，则应该选用Thumb指令集。当然，也可以将ARM指令集和Thumb指令集混合使用，发挥各自的特点。
和ARM指令类似，Thumb指令也具有自己独特的代码结构。虽然在实际的工程设计中，用户并不需要熟记Thumb指令集中的代码内容，但应该对指令集中的代码结构有比较清楚的了解。这样可以深刻理解Thumb指令的功能和具体操作时的注意点。
从表2.12可以看出，Thumb指令集的代码结构大致可以分为以下几个部分。
（1）操作码。在第一条指令中，第15～11位为指令的操作码，用于决定当前操作指令的类型。
（2）立即数。在第一条指令中，第10～6位为指令的立即数，用于在指令中直接设定操作数。
（3）寄存器。在表2.12所示的Thumb指令格式中，Rm、Rn和Rd都是通用的寄存器符号，用于指定相关的通用寄存器。
（4）条件码。在表2.12所示的Thumb指令格式中，cond为指令的条件码。与ARM指令集不同是，在Thumb指令集中只有一条指令具有条件码，即转移指令B。而其他指令均无条件码。
（5）寄存器组。在表2.12所示的Thumb指令格式中，registers为指令的寄存器组。用于指定一组寄存器，在批量数据操作时用于指令相关的一组寄存器。
下面将通过一个Thumb指令的具体结构操作来说明指令结构与程序代码之间的对应关系。
表2.12 Thumb指令的格式
【例32】已知算术右移指令ASR的代码结构如表2.12中序号1所表示的形式。查看ASR指令的一般格式及代码结构之间的对应关系。
由于ASR指令的代码结构如序号1所表示的形式，因此，只要将上述指令中的参数逐一填写到指令结构的框架中即可，具体如图2.12所示。
图2.12 Thumb指令集中ASR指令的结构
Thumb指令集是ARM指令集的一个子集，因此Thumb状态下的寄存器也是ARM状态下寄存器的一个子集。在Thumb指令集中，程序代码可以直接访问8个通用寄存器（R0～R7）、程序计数器PC、栈指针SP、链接寄存器LR和状态寄存器CPSR。
需要注意的是，Thumb状态下的寄存器与ARM状态下的寄存器关系如下：
（1）Thumb状态下和ARM状态下的通用寄存器R0～R7是相同的；
（2）Thumb状态下和ARM状态下的CPSR寄存器和SPSR寄存器是相同的；
（3）Thumb状态下的堆栈寄存器SP对应于ARM状态下的R13；
（4）Thumb状态下的链接寄存器LR对应于ARM状态下的R14；
（5）Thumb状态下的程序计数器PC对应于ARM状态下的R15。
值得用户特别注意的是，在Thumb状态下，寄存器R8～R15并不是标准寄存器中的一部分的，但也可以访问这些寄存器。
在Thumb指令集中，按照指令的功能可以大致分为以下几类。
（1）跳转指令：用于控制程序的执行流程，以及在ARM代码模式和Thumb代码模式之间的切换。
（2）算术运算指令：用于进行乘法、加法、减法等算术运算。
（3）逻辑运算指令：用于对操作数进行逻辑操作，如“与”操作、“或”操作，以及“非”操作等。
（4）存储器访问指令：用于控制存储器和寄存器之间的数据传送。
（5）数据传送指令：用于操作片上ALU、桶形移位器、乘法器，以及完成通用寄存器之间的高速数据处理。
（6）异常产生指令：用于控制软件的异常。
（7）移位指令：用于控制操作数的移位操作，包括算术移位操作和逻辑移位指令
从Thumb指令的功能分类来看，与ARM指令的功能分类完全类似，且具有一致的数据操作功能。Thumb指令集中的指令基本上与ARM指令集中的指令类似。不同的是，Thumb指令集中的指令都是16位的，因此Thumb指令在编码格式、跳转目标地址范围方面与ARM指令集有所不同。因此用户可以参照ARM指令集的内容，这里就不再重复解释Thumb指令的功能了。
本小节主要介绍了ARM处理器中的Thumb指令集。Thumb指令集在功能上是ARM指令集的子集。需要说明的是，Thumb指令集中的每一条指令都可以在ARM指令集中找到与其对应的指令。
由于Thumb指令集只使用了ARM指令集一般的宽度（16位）来实现同样的功能，所以Thumb指令的语法定义肯定要比ARM指令少。为了实现同样的功能，使用Thumb指令编写的代码肯定要比使用ARM指令编写的代码具有更多的代码行。尽管如此，在实现同样功能的前提下，Thumb指令使用的代码空间要比ARM指令使用的代码空间要小。
在进行ARM系统设计时，当外部存储设备为16位时，Thumb指令集的优势就会比较明显。如果ARM嵌入式系统侧重于系统的性能，则应该选用32位的ARM指令。如果ARM嵌入式系统侧重于成本和功耗，则应该选用16位的Thumb指令。如果用户能够将这两个指令集集合使用，发挥各自的特点，将会进一步提高ARM代码的效率。