ARM體系結構詳解之ARM寄存器

　　這里尤其要注意區別的是ARM自身寄存器和它的一些外設的寄存器的區別。

　　ARM自身是統一架構的，也就意味著(zhù)37個(gè)寄存器無(wú)論在哪個(gè)公司的芯片里面都會(huì )出現。但是各家公司會(huì )對ARM進(jìn)行外設的擴展，所以就出現了好多外設寄存器，一定要與這37個(gè)寄存器區別開(kāi)來(lái)?。?！

　　1、備份寄存器（R8-R14）

　　對于R8-R12來(lái)說(shuō)，除在快速中斷模式下，每個(gè)模式對應相同物理寄存器，所以在FIQ模式下可不必保護和恢復中斷現場(chǎng)。

　　對于R13-R14來(lái)說(shuō)，每個(gè)寄存器對應6個(gè)不同的物理寄存器，其中一個(gè)是用戶(hù)模式和系統模式共用的。

　　寄存器R13常用做棧指針SP，除用戶(hù)和系統模式外，其他模式在使用時(shí)的名字構成為R13_。

　　寄存器R14又被稱(chēng)為連接寄存器（LR），除用戶(hù)和系統模式外，其他模式在使用時(shí)的名字構成為 R14_。

　　R14有下面兩種特殊用途：

　　A、每個(gè)處理器模式自己的物理R14中存放在當前子程序的返回地址。當通過(guò)BL或BLX指令調用子程序時(shí)，R14被設置成該子程序的返回地址。

　　B、當異常中斷發(fā)生時(shí)，該異常模式下的R14被設置成保存該模式基于PC的返回地址，對于有些異常模式，R14的值有可能與將返回的地址有個(gè)常數的偏移量，不同模式偏移量還有所不同（在A(yíng)RM 的異常處理里有詳細介紹）。

　　2、不分組寄存器（R0-R7）

　　不分組也就是說(shuō)說(shuō)，在所有的處理器模式下指的都時(shí)同一物理寄存器。在異常中斷造成處理器模式切換時(shí)，由于不同的處理器模式使用一個(gè)名字相同的物理寄存器，就是使用的同一個(gè)寄存器，這樣可能造成寄存器中數據被破壞，所以在進(jìn)行模式切換時(shí)必須加以保護。

　　3、程序計數器R15

　　對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，盡量避免使用STR/STM指令來(lái)保存R15的值。當成功向R15寫(xiě)入一個(gè)地址數值時(shí)，程序將跳轉到該地址執行。

　　在A(yíng)RM狀態(tài)下指令總是字對齊的，所以PC的PC[1：0]位恒為零，在想PC寫(xiě)入地址時(shí)一定要注意將PC[1：0]設為零。

　　ARM采用的是3級流水線(xiàn)結構，所以PC指向的是當前執行指令的下兩條指令，PC-8為當前指令地址。

　　4、程序狀態(tài)寄存器

　　CPSR(當前程序狀態(tài)寄存器)可以在任何處理器模式下被訪(fǎng)問(wèn)。同時(shí)除了用戶(hù)和系統模式以外，每中處理器模式下都有一個(gè)專(zhuān)用的物理狀態(tài)寄存器，稱(chēng)為 SPSR（備份程序狀態(tài)寄存器）。當特定的異常中斷發(fā)生時(shí)，這個(gè)寄存器用于存放當前程序狀態(tài)寄存器的內容。當在用戶(hù)模式和系統模式中訪(fǎng)問(wèn)SPSR，將會(huì )產(chǎn)生不可預知的結果。

　　CPSR和SPSR的格式相同，如下：

　　0：M0

　　1：M1

　　2：M2

　　3：M3

　　4：M4

　　5：T(=1 Thumb執行)

　　6：F(=1是禁止)

　　7：I(=1是禁止)

　　注意:M0~M4并不是所有的組合都定義了有效的處理模式,如果錯誤設置,將會(huì )引起無(wú)法預料的錯誤。

　　27:Q 在A(yíng)RM V5的E系列處理器中，CPSR的bit[27]稱(chēng)為q標識位，主要用于指示增強的dsp指令是否發(fā)生了溢出。同樣的spsr的bit[27]位也稱(chēng)為q 標識位，用于在異常中斷發(fā)生時(shí)保存和恢復CPSR中的Q標識位。

　　在A(yíng)RM V5以前的版本及ARM V5的非E系列的處理器中，Q標識位沒(méi)有被定義

　　28:V 對于加減運算指令，當操作數和運算結果為二進(jìn)制的補碼表示的帶符號數時(shí)，V=1表示符號為溢出；通常其他指令不影響V位。

　　對于其他指令，V統常不發(fā)生變化。

　　29:C 下面分四種情況討論C的設置方法：

　　在加法指令中（包括比較指令CMN），當結果產(chǎn)生了進(jìn)位,則C=1,表示無(wú)符號運算發(fā)生上溢出；其他情況C=0。

　　在減法指令中（包括減法指令CMP），當運算中發(fā)生借位，則C=0，表示無(wú)符號運算數發(fā)生下溢出；其他情況下C=1。

　　對于包含移位操作的非加減運算指令，C中包含最后一次移出位的數值。

　　對于其他非加減運算指令，C位的值通常不受影響。

　　30:Z z="1表示運算的結果為零"；z=0表示運算的結果不為零。對于CMP指令，Z=1表示進(jìn)行比較的兩個(gè)數大小相等。

　　31:N 當兩個(gè)表示的有符號整數運算時(shí)，n=1表示運算結果為負數，n=0表示結果為正書(shū)或零。

　　MRS：狀態(tài)寄存器到通用寄存器的傳送指令。

　　MSR：通用寄存器到狀態(tài)寄存器的傳送指令