ARM 寄存器说明

ARM处理器共有37个寄存器。
它包含31个通用寄存器和6个状态寄存器。

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Usr System Supervisor Abort Undefined IRQ FIQ
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R0 R0 R0 R0 R0 R0 R0
R1 R1 R1 R1 R1 R1 R1
R2 R2 R2 R2 R2 R2 R2
R3 R3 R3 R3 R3 R3 R3
R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4
R5 R5 R5 R5 R5 R5 R5
R6 R6 R6 R6 R6 R6 R6
R7 R7 R7 R7 R7 R7 R7
R8 R8 R8 R8 R8 R8 R8_fiq
R9 R9 R9 R9 R9 R9 R9_fiq
R10 R10 R10 R10 R10 R10 R10_fiq
R11 R11 R11 R11 R11 R11 R11_fiq
R12 R12 R12 R12 R12 R12 R12_fiq
R13 R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiq
R14 R14 R14_svc R14_abt R14_und R14_irq R14_fiq
PC PC PC PC PC PC PC
CPSR CPSR CPSR CPSR CPSR CPSR CPSR
SPSR_svc SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq
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1.通用寄存器的分类：
a.未备份寄存器,包括R0-R7
对每个未备份寄存器来说,在所有的模式下都是指同一个物理寄存器(例如:Usr下的R0与FIQ下的R0是同一个寄存器)。在异常程序中断造成模式切换时，由于不同模式使用的是相同的物理寄存器。这可能导致数据遭到破坏。未备份寄存器没有被系统作为别的用途,任何场合均可采用未备份寄存器。
b.备份寄存器,包括R8-R14
对于备份寄存器R8-R12来说,除FIQ模式下其它模式均使用相同的物理寄存器。在FIQ模式下R8_fiq,R9_fiq,
R10_fiq,R11_fiq,R12_fiq。它有自己的物理寄存器。
对于R13和R14寄存器每种模式都有自己的物理寄存器(System与Usr的寄存器相同)当异常中断发生时,系统使用相应模式下的物理寄存器,从而可以避免数据遭到破坏。
R13也称为SP堆栈指针。
R14也称为LR寄存器
c.程序计数器,PC
PC寄存器存储指令地址,由于ARM采用流水机制执行指令,故PC寄存器总是存储下一条指令的地址。
由于ARM是按照字对齐故PC被读取后的值的bit[1:0]总是0b00(thumb的bit[0]是0b0)。

2.程序状态寄存器
程序状态寄存器包含当前程序状态寄存器和备份状态寄存器。
a.CPSR(程序状态寄存器)
CPSR在任何处理器模式下都可以被访问。其结构如下：

31 30 29 28 --- 7 6 - 4 3 2 1 0
N Z C V I F M4 M3 M2 M1 M0

N(Negative)、Z(Zero)、C(Carry)以及V(oVerflow)称为条件标志位。ARM指令根据CPSR的条件标志位来选择地执行。

CPSR条件标志位
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条件标志位 含义
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N N=1 表示运算结果为负数,N=0 表示运算结果为正数。
Z Z=1 表示运算结果为0， Z=0 表示运算结果为非零。
C C=1 表示运算结果产生了进位。
V V=1 运算结果的符号位发生了溢出。
Q 在ARMv5 E系列版本中Q=1 表示DSP指令溢出。
在ARMv5以前的版本中没有Q标志位。
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以下指令会影响CPSR的条件标志位
(1)比较指令,如: CMP、CMN、TEQ、TST等。
(2)当一些算术逻辑运算的目标寄存器不是PC时，这些指令会影响CPSR的条件标志位。
(3)MSR与MRS指令可以对CPSR/SPSR进行操作。
(4)LDM指令可以将SPSR复制到CPSR中。

CPSR的控制位
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控制位 含义
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I I=1 禁用IRO中断
F F=1 禁用FIQ中断
T ARMv4以上T版本T=0 执行ARM指令,T=1执行Thumb指令。
ARMv5以上非T版本T=0 执行ARM指令,T=1表示下一条指令产生未定义指令中断。M[4:0] 控制处理器模式
0b10000 User
0b10001 FIQ
0b10010 IRQ
0b10011 Supervisor
0b10111 Abort
0b11011 Undefined
0b11111 System
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b.SPSR(备份状态寄存器)
SPSR的结构与CPSR的结构相同，SPSR是用来备份CPSR的。

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