处理器不同模式下寄存器

1.1.1   ARM处理器不同模式下寄存器

CPU的模式不同，在其对应模式下可以使用的寄存器也不相同，如表3-2所示：

表3-2 ARM处理器模式下寄存器

寄存器类别

寄存器在汇编中的名称

各模式下实际访问的寄存器

用户

系统

管理

终止

未定义

中断

快中断

通用寄存器和程序计数器

R0(a1)

R0

R1(a2)

R1

R2(a3)

R2

R3(a4)

R3

R4(v1)

R4

R5(v2)

R5

R6(v3)

R6

R7(v4)

R7

R8(v5)

R8

R8_fiq

R9(SB,v6)

R9

R9_fiq

R10(SL,v7)

R10

R10_fiq

R11(FP,v8)

R11

R11_fiq

R12(IP)

R12

R12_fiq

R13(SP)

R13

R13_svc

R13_abt

R13_und

R13_irq

R13_fiq

R14(LR)

R14

R14_svc

R14_abt

R14_und

R14_irq

R14_fiq

R15(PC)

R15

状态寄存器

CPSR

CPSR

SPSR

无

SPSR_abt

SPSR_abt

SPSR_und

SPSR_irq

SPSR_fiq

其中R0~R7在所有模式下都可以使用的共有寄存器，R8~R12是快速中断模式下私有的寄存器，其它模式下不能使用，之所以叫其快速中断，是因为快速中断模式下，这几个私有寄存器里数据在模式切换时可以不用入栈保存。

除了用户模式和系统模式共用一组R13，R14，其余每种模式都私有自己的R13，R14，因为在每种模式下都有自己的栈空间用于执行程序，在执行程序过程中还要保存返回地址，这样可以保证在进入不同模式时，当前模式下栈空间不被破坏。比如：网卡因为数据到达，产生了中断进入中断模式，在中断模式下有自己的中断处理例程（ISR），ISR在执行时要用到栈空间，因此要使用R13，R14。中断处理完成后，返回用户模式下，要继续执行被网卡中断信号中断的执行程序。

用户模式和系统模式为什么要共用一组R13，R14呢？这是因为，在特权模式下可以自由切换工作模式，但是如果切换到用户模式下，就不能再切换到特权模式了，这是CPU为操作系统提供的保护机制，但是有的时候就需要切换到用户模式下去使用其R13，R14寄存器，比如当操作系统的进程进行上下文切换时，如果用户模式和系统模式共用一组寄存器，那么可以切换到系统模式下（系统模式是特权模式）进行操作。

所有R15和CPU同时只能处理一条指令，在取指时，有一个CPSR表示当前CPU的状态即可。