ARM寄存器介绍

langxia · 发表于 2020-10-28 08:31:54

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ARM寄存器介绍

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ARM处理器包含多少寄存器?每种模式下又有那些寄存器?这些寄存器的作用又是什么?带着这些问题我们来学习ARM寄存器吧!相信看完这篇文章后你会有所收获。
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
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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。

小小路人甲 · 发表于 2020-10-28 08:45:31

sun5304 · 发表于 2020-10-28 08:49:29

lqsgg · 发表于 2020-10-28 08:51:34

郑先生 · 发表于 2020-10-28 09:00:14

记好586 · 发表于 2020-10-28 09:14:45

mj8abcd · 发表于 2020-10-29 15:39:37

小小路人甲 · 发表于 2020-11-10 08:57:53

慕远 · 发表于 2024-11-28 09:39:37

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