[ARM裸机程序][4]ARM寄存器详解

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ARM寄存器

ARM处理器总共有37个寄存器其可以分为以下两类：

1. 通用寄存器（31个）
   
   • 不分组寄存器（R0—R7）
   • 分组寄存器（R8—R14）
2. PC指针（R15）
3. 状态寄存器（6个）
   
   • CPSR（1个）
   • SPSR（5个）
     
     

ARM寄存器详解

不分组寄存器（R0—R7）

在所有的运行模式下都使用同一个物理寄存器，它们未被系统用作特殊的用途。

分组寄存器（R8—R14）

• 对于R8~R12，当使用FIQ(快速中断模式)时访问寄存器R8_fiq~R12_fiq，当使用除FIQ模式以外的其他模式时，访问寄存器R8~R12。
• 对于R13,R14来说，每个寄存器对应6个不同的物理寄存器，其中一个是用户模式与系统模式共用（图中的R13，R14），另外5个物理寄存器对应其他5种不同的运行模式，并采用以下记号来区分不同的物理寄存器分别为fiq,irq,svc,abt,und.
  
  1. R13称为堆栈指针寄存器SP
     特别注意：由于每一种模式都有自己的R13，所以我们在自己初始化的时候一般都要初始化每种模式下的R13，使其指向该运行模式的栈空间。
  2. R14称为子程序链接寄存器LR
     有两个特殊功能，一种是每一种模式下都可以用于保存函数的返回地址，另外就是异常处理后的返回地址，如中断。

PC指针（R15）

R15用作程序计数器(PC)对应一个物理寄存器，由于ARM体系结构采用了多级流水线技术（不了解多级流水线的可以访问这个博客http://blog.csdn.net/abclixu123/article/details/7471822，博主讲的不错），对于ARM指令集而言，PC总是指向当前指令的下两条指令的地址,即PC的值为当前指令的地址值加8个字节。

CPSR

• N: 当两个表示的有符号整数运算时，1表示运算结果为负数，0表示结果为正或零。
• Z：1表示运算的结果为零，0表示运算的结果不为零。对于CMP指令，1表示进行比较的两个数大小相等。
• C：下面分四种情况讨论C的设置方法：
  
  1. 加法运算（包括比较指令CMN）：当运算产生了进位时（无符号数溢出），C=1，否则C=0。
  2. 减法运算（包括比较指令CMP）：当运算时产生了借位（无符号数溢出），C=0，否则C=1。
  3. 对于包含移位操作的非加/减运算指令，C为移出值的最后一位。
  4. 对于其他的非加/减运算指令，C的值通常不改变。
• V:下面分两种情况讨论V的设置方法
  
  1. 对于加/减法运算指令，当操作数和运算结果为二进制的补码表示的带符号数时，V=1表示符号位溢出。
  2. 对于其他的非加/减运算指令，C的值通常不改变。
• I：1表示禁止外部（硬件）中断（IRQ）。
• F：1表示禁止快速中断（FIQ）。
• T：1表示为thumb状态；0为arm状态。

• M[4:0]：用来设置处理器的工作模式。

  SPSR

  除usr、sys外，对应用于异常保护的CPSR的备份。进入异常时，保存CPSR值，退出异常时，将该值恢复到CPSR，以保证程序的正常运行。每一种异常运行模式（除usr和sys）有各自的物理寄存器。