【正文】 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 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無 SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 一般的通用寄存器 寄存器 R1 R14分別有 6個(gè)分組的物理寄存器。一個(gè)用于用戶和系統(tǒng)模式，其余 5個(gè)分別用于 5種異常模式。 R14_fiq R14_irq R14_und R14_abt R14_svc R14 R13_fiq R13_irq R13_und R13_abt R13_svc R13 75 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)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 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無 SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 堆棧指針寄存器 R13（ SP） 寄存器 R13常作為 堆棧指針（ SP）。在 ARM指令集當(dāng)中，沒有以特殊方式使用 R13的指令或其它功能，只是習(xí)慣上都這樣使用。但是在 Thumb指令集中存在使用R13的指令。 76 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)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 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無 SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 鏈接寄存器 R14（ LR） R14為 鏈接寄存器 （ LR），在結(jié)構(gòu)上有兩個(gè)特殊功能： ?在每種模式下，模式自身的 R14版本用于保存子程序返回地址； ?當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，將 R14對(duì)應(yīng)的異常模式版本設(shè)置為異常返回地址（有些異常有一個(gè)小的固定偏移量）。 77 Lable 程序 A 程序 B R14 內(nèi)部寄存器 ? R14（ LR）寄存器與子程序調(diào)用 BL Lable 地址 A ??? MOV PC,LR R14(地址 A) ??? A執(zhí)行過程中調(diào)用程序 B； 操作流程 Lable，執(zhí)行程序 B。同時(shí)硬件將 “ BL Lable”指令的下一條指令所在地址存入 R14（ LR）； B執(zhí)行最后，將 R14寄存器的內(nèi)容放入 PC，返回程序 A； 78 內(nèi)部寄存器 ? R14寄存器 與異常發(fā)生 異常發(fā)生時(shí)，程序要跳轉(zhuǎn)至異常服務(wù)程序，對(duì)返回地址的處理與子程序調(diào)用類似，都是由硬件完成的。區(qū)別在于有些異常有一個(gè)小常量的偏移。 79 內(nèi)部寄存器 ? R14寄存器注意要點(diǎn) 當(dāng)發(fā)生異常嵌套時(shí)，這些異常之間可能會(huì)發(fā)生沖突。 例如：如果用戶在用戶模式下執(zhí)行程序時(shí)發(fā)生了 IRQ中斷，用戶模式寄存器不會(huì)被破壞。但是如果允許在 IRQ模式下的中斷處理程序重新使能IRQ中斷，并且發(fā)生了嵌套的 IRQ中斷時(shí)，外部中斷處理程序保存在 R14_irq中的任何值都將被嵌套中斷的返回地址所覆蓋。 80 內(nèi)部寄存器 ? R14寄存器注意要點(diǎn) R14 R14_irq 用戶模式下的程序 IRQ模式下的程序 A a return B ... X A 地址 A 地址 A 下的程序； IRQ中斷，硬件將某個(gè)地址存入 IRQ模式下的 R14_irq寄存器， 用戶模式下的 R14沒有被破壞 ； 3. IRQ服務(wù)程序 A執(zhí)行完畢，將 R14_irq寄存器的內(nèi)容減去某個(gè)常量后存入 PC，返回之前被中斷的程序； 未被破壞 R14_irq 81 內(nèi)部寄存器 ? R14寄存器注意要點(diǎn) R14 R14_irq 用戶模式下的程序 IRQ模式下的程序 A a B ... X A 地址 A 地址 A 下的程序； IRQ中斷，硬件將某個(gè)地址存入 IRQ模式下的 R14_irq寄存器， 用戶模式下的 R14沒有被破壞 ； 3. IRQ服務(wù)程序 A執(zhí)行完畢，將 R14_irq寄存器的內(nèi)容減去某個(gè)常量后存入 PC，返回之前被中斷的程序； 未被破壞 IRQ模式下的程序 B a return B ... X A 地址 B 地址 B4. 如果在 IRQ處理程序中打開 IRQ中斷，并且再次發(fā)生 IRQ中斷； 5. 硬件將返回地址保存在R14_irq寄存器中， 原來保存的返回地址將被覆蓋，造成錯(cuò)誤 ； R14_irq 被破壞 6. 在程序 B返回到程序 A，然后在返回到用戶模式下被中斷的程序時(shí)，發(fā)生錯(cuò)誤，將不能正確返回； return 解決辦法是確保 R14的對(duì)應(yīng)版本在發(fā)生中斷嵌套時(shí)不再保存任何有意義的值（將 R14入棧），或者切換到其它處理器模式下。 82 ? 當(dāng)處理器執(zhí)行在 ARM狀態(tài) : ? 所有指令 32 bits 寬 ? 所有指令必須 word 對(duì)齊 ? 所以 pc值由 bits [31:2]決定 , bits [1:0] 未定義 (所以指令不能 halfword / byte對(duì)齊 ). ? 當(dāng)處理器執(zhí)行在 Thumb狀態(tài) : ? 所有指令 16 bits 寬 ? 所有指令必須 halfword 對(duì)齊 ? 所以 pc值由 bits [31:1]決定 , bits [0] 未定義 (所以指令不能 byte對(duì)齊 ). ? 當(dāng)處理器執(zhí)行在 Jazelle狀態(tài) : ? 所有指令 8 bits 寬 ? 處理器執(zhí)行 word 存取一次取 4條指令 程序指針 PC (r15) 83 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)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 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無 SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 程序計(jì)數(shù)器 R15（ PC） 寄存器 R15為 程序計(jì)數(shù)器 （ PC），它指向正在取指的地址?？梢哉J(rèn)為它是一個(gè)通用寄存器，但是對(duì)于它的使用有許多與指令相關(guān)的限制或特殊情況。如果 R15使用的方式超出了這些限制，那么結(jié)果將是不可預(yù)測(cè)的。 84 內(nèi)部寄存器 ? 讀 R15的限制 正常操作時(shí)，從 R15讀取的值是處理器正在取指的地址，即當(dāng)前正在執(zhí)行指令的地址加上 8個(gè)字節(jié)（兩條 ARM指令的長(zhǎng)度）。由于 ARM指令總是以字為單位，所以 R15寄存器的最低兩位總是為 0。 LDR R0,PC ??? ??? PC PC4 PC8 正在執(zhí)行 正在譯碼 正在取指 流水線狀態(tài) 地址 程序代碼 85 內(nèi)部寄存器 ? 讀 R15的限制 當(dāng)使用 STR或 STM指令保存 R15時(shí)，會(huì)有一個(gè)例外。這些指令可能將當(dāng)前指令地址加 8字節(jié)或加 12字節(jié)保存（將來可能還有其它數(shù)字）。偏移量是 8還是 12取決于具體的 ARM芯片，但是對(duì)于一個(gè)確定的芯片，這個(gè)值是一個(gè)常量。所以最好避免使用 STR和 STM指令來保存 R15，如果很難做到，那么應(yīng)當(dāng)在程序中計(jì)算出該芯片的偏移量。 86 內(nèi)部寄存器 ? 寫 R15的限制 正常操作時(shí)，寫入 R15 的值被當(dāng)作一個(gè)指令地址，程序從這個(gè)地址處繼續(xù)執(zhí)行（相當(dāng)于執(zhí)行一次無條件跳轉(zhuǎn)）。 87 內(nèi)部寄存器 ? 寫 R15的限制 由于 ARM指令以字節(jié)為邊界，因此寫入 R15的值最低兩位通常為 0b00。具體的規(guī)則取決于內(nèi)核結(jié)構(gòu)的版本： ?在 ARM結(jié)構(gòu) V3版及以下版本中，寫入 R15的值的最低兩位被忽略，因此跳轉(zhuǎn)地址由指令的實(shí)際目標(biāo)地址（寫入 R15的值）和 0xFFFFFFFC相與得到； ?在 ARM結(jié)構(gòu) V4版及以上版本中，寫入 R15的值的最低兩位為 0，如果不是，結(jié)果將不可預(yù)測(cè)。 88 程序狀態(tài)寄存器 1 ? ARM7TDMI 包含當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 (CPSR), 加上 5個(gè)程序狀態(tài)保存寄存器 SPSR，當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，用于保存CPSR的狀態(tài) ? 這些寄存器的功能是 : ?保存 ALU當(dāng)前操作信息 ?控制允許和禁止中斷 ?設(shè)置處理器操作模式 89 程序狀態(tài)寄存器 2 ? N, Z, C and V 條件碼標(biāo)志 ? 可以在處理器中作為數(shù)學(xué)和邏輯操作改變 ? 可以被所有的指令測(cè)試，以決定指令是否被執(zhí)行 ? N : Negative. Z : Zero. C : Carry. V : oVerflow ? I and F 位是中斷禁止位 ? M0, M1, M2, M3 and M4 位是模式位 90 程序狀態(tài)寄存器 ? 條件位： ? N = 1結(jié)果為負(fù) ,0結(jié)果為正或 0 ? Z = 1結(jié)果為 0,0結(jié)果不為 0 ? C =1進(jìn)位， 0借位 ? V =1結(jié)果溢出， 0結(jié)果沒溢出 ? Q 位： ? 僅 ARM 5TE/J架構(gòu)支持 ? 指示增強(qiáng)型 DSP指令是否溢出 ? J 位 ? 僅 ARM 5TE/J架構(gòu)支持 ? J = 1: 處理器處于 Jazelle狀態(tài) ? 中斷禁止位： ? I = 1: 禁止 IRQ. ? F = 1: 禁止 FIQ. ? T Bit ? 僅 ARM xT架構(gòu)支持 ? T = 0: 處理器處于 ARM 狀態(tài) ? T = 1: 處理器處于 Thumb 狀態(tài) ? Mode位 (處理器模式位 ): ? 0b10000 User ? 0b10001 FIQ ? 0b10010 IRQ ? 0b10011 Supervisor ? 0b10111 Abort ? 0b11011 Undefined ? 0b11111 System 27 31 N Z C V Q 28 6 7 I F T mode 16 23 8 15 5 4 0 24 f s