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ARM寄存器学习

发表于: 2010-12-22   作者:e200702084   来源:转载   浏览:
摘要: 无论是学习哪一种处理器,首先需要明确的就是这种处理器的寄存器以及工作模式。     ARM有37个寄存器,其中31个通用寄存器,6个状态寄存器。 1、不分组寄存器(R0-R7)     不分组也就是说说,在所有的处理器模式下指的都时同一物理寄存器。在异常中断造成处理器模式切换时,由于不同的处理器模式使用一个名字相同的物理寄存器,就是
无论是学习哪一种处理器,首先需要明确的就是这种处理器的寄存器以及工作模式。
    ARM有37个寄存器,其中31个通用寄存器,6个状态寄存器。
1、不分组寄存器(R0-R7)
    不分组也就是说说,在所有的处理器模式下指的都时同一物理寄存器。在异常中断造成处理器模式切换时,由于不同的处理器模式使用一个名字相同的物理寄存器,就是使用的同一个寄存器,这样可能造成寄存器中数据被破坏,所以在进行模式切换时必须加以保护。

2、备份寄存器(R8-R14)
    对于R8-R12来说,除在快速中断模式下,每个模式对应相同物理寄存器,所以在FIQ模式下可不必保护和恢复中断现场。
    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和系统模式共用的。
    寄存器R13常用做栈指针SP,除用户和系统模式外,其他模式在使用时的名字构成为R13_<mode>。
    寄存器R14又被称为连接寄存器(LR),除用户和系统模式外,其他模式在使用时的名字构成为R14_<mode>。
    有下面两种特殊用途:
    A、每个处理器模式自己的物理R14中存放在当前子程序的返回地址。当通过BL或BLX指令调用子程序时,R14被设置成该子程序的返回地址。
    B、当异常中断发生时,该异常模式下的R14被设置成保存该模式基于PC的返回地址,对于有些异常模式,R14的值有可能与将返回的地址有个常数的偏移量,不同模式偏移量还有所不同(在ARM 的异常处理里有详细介绍)。

3、程序计数器R15
    对于用户来说,尽量避免使用STR/STM指令来保存R15的值。当成功向R15写入一个地址数值时,程序将跳转到该地址执行。
    在ARM状态下指令总是字对齐的,所以PC的PC[1:0]位恒为零,在想PC写入地址时一定要注意将PC[1:0]设为零。
    ARM采用的是3级流水线结构,所以PC指向的是当前执行指令的下两条指令,PC-8为当前指令地址。

4、程序状态寄存器
    CPSR(当前程序状态寄存器)可以在任何处理器模式下被访问。同时除了用户和系统模式以外,每中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。当在用户模式和系统模式中访问SPSR,将会产生不可预知的结果。
CPSR和SPSR的格式相同,如下:
       0:M0
       1:M1
       2:M2
       3:M3
       4:M4
       5:T(=1 Thumb执行)
       6:F(=1是禁止)
       7:I(=1是禁止)

    注意:M0~M4并不是所有的组合都定义了有效的处理模式,如果错误设置,将会引起无法预料的错误。

    27:Q 在ARM V5的E系列处理器中,CPSR的bit[27]称为q标识位,主要用于指示增强的dsp指令是否发生了溢出。同样的spsr的bit[27]位也称为q标识位,用于在异常中断发生时保存和恢复CPSR中的Q标识位。
在ARM V5以前的版本及ARM V5的非E系列的处理器中,Q标识位没有被定义

    28:V 对于加减运算指令,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表示符号为溢出;通常其他指令不影响V位。
对于其他指令,V统常不发生变化。

    29:C 下面分四种情况讨论C的设置方法:
    在加法指令中(包括比较指令CMN),当结果产生了进位,则C=1,表示无符号运算发生上溢出;其他情况C=0。
    在减法指令中(包括减法指令CMP),当运算中发生借位,则C=0,表示无符号运算数发生下溢出;其他情况下C=1。
    对于包含移位操作的非加减运算指令,C中包含最后一次移出位的数值。
    对于其他非加减运算指令,C位的值通常不受影响。

    30:Z z=1表示运算的结果为零;z=0表示运算的结果不为零。对于CMP指令,Z=1表示进行比较的两个数大小相等。

    31:N 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。

MRS:状态寄存器到通用寄存器的传送指令。
MSR:通用寄存器到状态寄存器的传送指令。

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