ARM 关键几个寄存器
图中缩写如下:
R:Register;寄存器PC:Program Counter;程序计数器CPSR:Current Program Status Register;当前程序状态寄存器SPSR:Saved Program Status Register;保存的程序状态寄存器SP:Stack Pointer;数据栈指针LR:Link Register;连接寄存器SB:静态基址寄存器SL:数据栈限制指针FP:帧指针IP:Intra-Procedure-call Scratch Register;内部程序调用暂存寄存器
ARM共有37个寄存器,可以工作在7种不同的模式。以下根据上图进行分类的说明:
未分组寄存器r0-r7为所有模式共用,共8个。分组寄存器中r8-r12,快速中断模式有自己的一组寄存器,其他模式共用,所以有10个。分组寄存器中r13,r14,除了用户模式和系统模式共用外,其他模式各一组,所以共有2*7 - 2 = 12个。r15和CPSR共用,共2个;SPSR除了用户模式和系统模式没有外,其他模式各一个,共5个。
所以总数为8+10+12+2+5 = 37个。与此对应的汇编名称表明了它们通常的约定用法。
1. PC(程序计数器) = windows 中 EIP
解析:
处理器要执行的程序(指令序列)都是以二进制代码序列方式预存储在计算机的存储器中,处理器将这些代码逐条
地取到处理器中再译码、执行,以完成整个程序的执行。为了保证程序能够连续地执行下去,CPU必须具
有某些手段来确定下一条取指指令的地址.程序计数器(PC)正是起到这种作用,所以通常又称之为‘指令计数器’
。CPU总是按照PC的指向对指令序列进行取指、译码和执行,也就是说,最终是PC 决定了程序运行流向。故而,程
序计数器(PC )属于特别功能寄存器范畴,不能自由地用于存储其他运算数据.
在程序开始执行前,将程序指令序列的起始地址,即程序的第一条指令所在的内存单元地址送入PC,CPU 按照 PC
的指示从内存读取第一条指令(取指)。当执行指令时,CPU自动地修改PC 的内容,即每执行一条指令PC增加一个
量,这个量等于指令所含的字节数(指令字节数),使 PC总是指向下一条将要取指的指令地址。由于大多数指令都
是按顺序来执行的,所以修改PC 的过程通常只是简单的对PC 加“指令字节数”。
当程序转移时,转移指令执行的最终结果就是要改变PC的值,此PC值就是转去的目标地址。处理器总是按照PC
指向取指、译码、执行,以此实现了程序转移。
2.堆栈指针寄存器 SP (寄存器 R13)
ARM处理器中通常将寄存器R13作为堆栈指针(SP)。ARM处理器针对不同的模式,共有 6 个堆栈指针(SP),其中
用户模式和系统模式共用一个SP,每种异常模式都有各自专用的R13寄存器(SP)。它们通常指向各模式所对应的专
用堆栈,也就是ARM处理器允许用户程序有六个不同的堆栈空间,ARM处理器中的R13被用作SP。当不使用堆栈时,
R13 也可以用做通用数据寄存器.
由于处理器的每种运行模式均有自己独立的物理寄存器R13,在用户应用程序的初始化部分,一般都要初始化每种模
式下的R13,使其指向该运行模式的栈空间。这样,当程序的运行进入异常模式时,可以将需要保护的寄存器放入R
13所指向的堆栈,而当程序从异常模式返回时,则从对应的堆栈中恢复,采用这种方式可以保证异常发生后程序的
正常执行。
3.R14称为子程序链接寄存器LR(Link Register)
当执行子程序调用指令(BL)时,R14可得到R15(程序计数器PC)的备
份.在每一种运行模式下,都可用R14保存子程序的返回地址,当用BL或BLX指令调用子程序时,将PC的当前值给
R14,执行完子程序后,又将R14的值回PC,即可完成子程序的调用返回。以上的描述可用指令完成。
执行以下任意一条指令:
MOV PC,LR
BX LR
在子程序入口处使用以下指令将R14存入堆栈:
STMFD SP!,{,LR}
对应的,使用以下指令可以完成子程序返回:
LDMFD SP!,{,PC}
R14也可作为通用寄存器。
4. PSR 寄存器
条件码标志(Condition Code Flags)
N、Z、C、V均为条件码标志位。它们的内容可被算术或逻辑运算的结果所改变,并且可以决定某条指令是否
被执行。
在ARM状态下,绝大多数的指令都是有条件执行的。
在Thumb状态下,仅有分支指令是有条件执行的。
N Negative 如果结果是负数则置位 当用补码表示的带符号数进行运算时,N=1表示运算的结果为负数;N=0表示运算的结果是正数或零。
Z Zero 如果结果是零则置位 Z=1表示运算的结果为零;Z=0表示运算的结果不为零。
C Carry 如果发生进位则置位 有4种方法影响C的值:
l 加法运算:当运算结果产生了进位时(无符号数溢出),C=1,否则C=0。
2 减法运算(包括比较指令CMP):当运算时产生了借位(无符号数溢出)时,C=0,否则C=1。
3 对于包含移位操作的非加/减运算指令,C为移出值的最后一位。
4 对于其他的非加/减运算指令,C的值通常不改变。
V Overflow 如果发生溢出则置位 有2种方法设置V的值:
l 对于加/减法运算指令,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表示符号位溢出。
2 对于其它的非加/减法运算指令,V的值通常不改变。
I IRQ 中断禁用
F FIQ 快速中断禁用
T 工作状态位,1为Thumb;0为ARM
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