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ARM中的寄存器

article 2024/9/23 11:46:10

ARM处理器具有一组**通用寄存器**和**专用寄存器**，这些寄存器被用于存储数据、地址以及处理器状态等信息。根据ARM架构的不同版本，寄存器的数量和用途略有差异。这里介绍的是典型的**ARM架构v7（ARM32位）**中的寄存器结构。

1. 通用寄存器

ARM有16个通用寄存器，分别命名为R0到R15，其中R13到R15有特殊用途。

- R0 - R12：这些是通用寄存器，通常用于存储数据、临时值以及函数调用时的参数传递等。程序可以根据需要自由使用这些寄存器。

- R13（SP，Stack Pointer）：栈指针，用于指向当前栈顶位置，负责管理函数调用时的参数传递、局部变量存储等任务。

- R14（LR，Link Register）：链接寄存器，用于保存函数调用返回时的地址。在调用子程序时，处理器会将返回地址存储在LR寄存器中。当子程序执行完毕时，通过LR寄存器返回到调用方。

- R15（PC，Program Counter）：程序计数器，保存当前指令的地址。每次指令执行后，PC自动更新以指向下一条指令。

2. 程序状态寄存器（PSR）

ARM处理器中有一个重要的寄存器叫做**程序状态寄存器（Program Status Register, PSR）。它保存了当前处理器的状态信息，并分为以下两类：

- CPSR（Current Program Status Register）：当前程序状态寄存器，保存当前处理器的状态，如条件标志、处理器模式、异常状态、以及是否启用中断等。CPSR中包含以下重要字段：
- N（负号标志）：结果为负数时置1。
- Z（零标志）：结果为0时置1。
- C（进位标志）：加法时产生进位，或减法时产生借位时置1。
- V（溢出标志）：溢出发生时置1。
- I、F标志：分别表示屏蔽IRQ和FIQ中断。
- T位：指示处理器是运行在Thumb指令集（T=1）还是ARM指令集（T=0）模式。

- SPSR（Saved Program Status Register）：当处理器进入异常模式时，用于保存被打断的任务的CPSR内容。每种异常模式（如FIQ、IRQ、Supervisor等）都有各自的SPSR。

3. 专用寄存器和异常模式下的寄存器

ARM支持多种处理器模式（如用户模式、异常模式），不同模式下有部分寄存器被“**银行化**”，即在不同模式下，这些寄存器有独立的副本，从而使得切换模式时，寄存器之间不会互相干扰。具体包括：

- R13（SP）和R14（LR）在多种模式下有各自独立的副本，包括：
- FIQ模式（快速中断请求）：专有的R8到R12、R13和R14寄存器。
- IRQ模式（中断请求）：专有的R13和R14寄存器。
- Supervisor模式（管理模式）：专有的R13和R14寄存器。
- Abort模式、Undefined模式：同样各自有独立的R13和R14寄存器。

4. ARM处理器的模式

ARM处理器工作在不同的处理模式下，每种模式具有不同的寄存器配置：
- User（用户模式）：用于普通的程序执行。
- FIQ（快速中断模式）：处理快速中断请求，有额外的R8到R12寄存器。
- IRQ（中断模式）：处理常规中断。
- Supervisor（管理模式）：操作系统使用的模式。
- Abort（终止模式）：处理存储器访问故障。
- Undefined（未定义模式）：处理未定义指令。
- System（系统模式）：权限较高的用户模式。

5. 寄存器分布总结

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