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Arm寄存器

Arm体系 2009-03-18 10:03:09 阅读97 评论3   字号：大中小 订阅

ARM处理器共有37个寄存器。其中包括：

**31个通用寄存器，包括程序计数器（PC）在内。这些寄存器都是32位寄存器。

**6个状态寄存器。这些寄存器都是32位寄存器。

ARM处理器共有7种不同的处理器模式，每一种模式中都有一组相应的寄存器组。在任何时刻，可见的寄存器包括15个通用寄存器（R0-R14）,一个或两个状态寄存器及程序计数器（PC）。在所有的寄存器中，有些是各模式公用一个物理寄存器，有一些寄存器各模式拥有自己独立的物理寄存器。

通用寄存器

通用寄存器分为以下三类：备份寄存器、未备份寄存器、程序计数器PC

·          未备份寄存器

未备份寄存器包括R0-R7。对于每一个未备份寄存器来说，所有处理器模式下都是使用同一个物理寄存器。未备份寄存器没有被系统用于特别的用途，任何可采用通用寄存器的场合都可以使用未备份寄存器。

·          备份寄存器

对于R8-R12备份寄存器来说，每个寄存器对应两个不同的物理寄存器。系统为将备份寄存器用于任何的特殊用途，但是当中断处理非常简单，仅仅使用R8-R14寄存器时，FIQ处理程序可以不必执行保存和恢复中断现场的指令，从而可以使中断处理非常迅速。

对于R13,R14备份寄存器来说，每个寄存器对应六个不同的物理寄存器，其中的一个是系统模式和用户模式共用的；另外的五个对应于其他的五种处理器模式。采用下面的记号来区分各个物理寄存器：

R13_<MODE>

其中MODE可以是下面几种模式之一：usr,svc,abt,und,irq,fiq

·          程序计数器PC （R15）

可以作为一般的通用寄存器使用，但有一些指令在使用R15时有一些限制。由于ARM采用了流水线处理器机制，当正确读取了PC的值时，该值为当前指令地址值加上8个字节。也就是说，对于ARM指令集来说，PC指向当前指令的下两条指令的地址。由于ARM指令是字对齐的，PC值的第0位和第一位总为 0。

需要注意的是，当使用str/stm保存R15时，保存的可能是当前指令地址值加8个字节，也可能保存的是当前指令地址值加12个字节。到底哪种方式取决于芯片的具体设计。对于用户来说，尽量避免使用STR/STM指令来保存R15的值。

当成功的向R15写入一个数值时，程序将跳转到该地址执行。由于ARM指令是字对齐的，写入R15的值应满足bits[1:0]为0b00，具体要求arm个版本有所不同：

**对于arm3以及更低的版本，写入R15的地址值bits[1:0]被忽略，即写入r15的地址值将与0xFFFF FFFC做与操作。

**对于ARM4以及更高的版本，程序必须保证写入R15的地址值bits[1:0]为0b00，否则将产生不可预知的后果。

对于Thumb指令集来说，指令是班子对齐的，处理器将忽略bit[0]。

*** 另外提下R14：R14在进行程序调用的时候，用来保存返回地址，即调用语句的下一条指令的地址。

*** 在函数调用中，传递的参数会放入R0～R3中，超过4个的部分会放入堆栈，为提高效率，尽量使用不超过4个参数的函数

·          APCS 寄存器名字

APCS，ARM 过程调用标准(ARM Procedure Call Standard)，提供了紧凑的编写例程的一种机制，定义的例程可以与其他例程交织在一起。最显著的一点是对这些例程来自哪里没有明确的限制。它们可以编译自 C、 pascal、也可以是用汇编语言写成的。

APCS 对R0 到 R14 的寄存器起了不同的名字。使用汇编器预处理器的功能，你可以定义 R0 等名字，但在你修改其他人写的代码的时候，最好还是学习使用 APCS 名字。

Reg #  APCS   意义
R0 a1 工作寄存器
R1 a2 "
R2 a3 "
R3 a4 "
R4 v1 必须保护
R5 v2 "
R6 v3 "
R7 v4 "
R8 v5 "
R9 v6 "
R10 sl 栈限制
R11 fp 桢指针
R12 ip   
R13 sp 栈指针
R14 lr 连接寄存器
R15 pc 程序计数器

程序状态寄存器

CPSR(当前程序状态寄存器)在任何处理器模式下被访问。它包含了条件标志位、中断禁止位、当前处理器模式标志以及其他的一些控制和状态位。每一种处理器

模式下都有一个专用的物理状态寄存器，称为SPSR（备份程序状态寄存器）

。当特定的异常中断发生时，这个寄存器用于存放当前程序状态寄存器的内容。在异常中断退出时，可以用SPSR来恢复CPSR。由于用户模式和系统模式不是异常

中断模式，所以他没有SPSR。当用户在用户模式或系统模式访问SPSR，将产生不可预知的后果。

CPSR格式如下所示。SPSR和CPSR格式相同。

31 30 29 28 27 26 7 6 5 4 3 2 1 0

N Z C V Q DNM(RAZ) I F T M4 M3 M2 M1 M0

***条件标志位***

N——本位设置成当前指令运算结果的bit[31]的值。当两个表示的有符号整数运算时，n=1表示运算结果为负数，n=0表示结果为正书或零。

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