ARM寄存器詳解

ARM A系列寄存器的情況

這是寄存器的總表,下面是CPU的各個模式,上面的縱軸就是寄存器組。

CPU在運行的時候為什么會有寄存器?

想象CPU是一個圈一直在運轉,然后寄存器里面有大量的指令,這些指令不知道從哪里來的,但是一般情況下我們的程序在計算我們的程序,我們的程序一般是放在內(nèi)存里面的,它從內(nèi)存里面把這些程序讀進來之后,在運行,但是如果現(xiàn)在這個程序在運行時異常,那么就要進行CPU狀態(tài)的切換,除了狀態(tài)切換之外,當前的一些數(shù)據(jù)結果需要進行一個保存,但是如果要把這個結果存到內(nèi)存去,內(nèi)存并不穩(wěn)定并且很慢,所以就要想辦法能不能找到一個臨時空間保存一下,這就是為什么會誕生寄存器。

設置寄存器的原因就是為了更好的去控制和達到效率,ARM體系為了很好的去控制CPU,設定了哪些寄存器?

User縱軸上的十三個寄存器稱為通用寄存器,R13是一個比較特殊的寄存器,也叫做SP,就是占指針的寄存器,就是指向某一些占空間,R14是LR,就是連接寄存器,它肯定是去連接某一個地方。R15是PC,這是程序計數(shù)器,這是CPU在每一個空間切換的時候的計數(shù)器,最下面那個也就是APSR或者CPSR,PSR就是程序狀態(tài)寄存器,A代表應用程序狀態(tài)寄存器,C代表當前程序狀態(tài)寄存器。

在往下就類似于R17,只不過它叫做SPSR,S就是以保存程序代表寄存器或者我們也可以稱為存儲狀態(tài)寄存器,通過這些我們大概把寄存器了解了。

那么這上面分為通用的,那么下面就是特殊寄存器,從橫向來看,我們可以看到在USR模式下面,這樣寄存器挺全的,但是USR下面沒有SPSR,就是沒有存儲狀態(tài)的寄存器,然后FIQ快速中斷模式下面面是共享R0到R7,意思就是這些模式下的R0到R7它們與USR模式下的R0到R7是共享的,這樣如果存儲一些數(shù)據(jù)在R0到R9下面,突然發(fā)生異常,切換到另一個模式,那么我們就應該要想辦法把這個存取一下,因為另一個模式可能也要往這里面寫東西,那么寫之前就應該把USR模式下的先保留一下,到時候退出解決后在還原回來,所以我們要一個R0到R7這塊寄存器是共享的,同樣FIQ后面幾個模式的R8到R12也是和USR共享的,只有FIQ是自己獨有的,同樣的我們在看到PC計數(shù)器也是共享的,還有SPSR也是共享的,但是SPSR每個狀態(tài)都有自己獨有的。

APSR應用程序的一個寄存器,它只在USR下面叫做APSR,其他模式下面叫做當前程序存儲寄存器。

總結

1,R0-R12是通用寄存器,放通用數(shù)據(jù)然后每個寄存器都是32位的。

2,各個模式的R0到R12與USR模式是共享的(除了FIQ,R8-R12),PC,CPSR是共享的。

3,USR模式?jīng)]有SPSR

SP:棧指針,存儲棧地址,比如有個CPU,然后還有個外部資源也就是內(nèi)存,我們想象CPU在程序跳轉的時候在運行是最核心的ALU單元,然后外部資源存儲著程序A和程序B還有程序C,實際上在CPU在讀程序A的時候,可能下面的時候會跳到程序B單元,這個時候它可能不知道地址在哪里,那么這個時候就存儲在SP這個寄存器里面,SP這個寄存器表示后面將要執(zhí)行的程序。

LR:鏈接寄存器,存儲于程序返回地址。這個鏈接寄存器主要用在函數(shù)A和函數(shù)B,A正在運行時,突然要調(diào)用B,那么就引了一個分支了,然后這個函數(shù)B去運行,運行完之后還是要返回到最初然后繼續(xù)往下走,那么這個時候返回值應該要有個記錄,這就是鏈接寄存器。

PC:程序計數(shù)器

APSR/CPSR:應用程序狀態(tài)寄存器/當前程序狀態(tài)寄存器。

SPSR:已存儲程序狀態(tài)寄存器。想象一個程序正在運行,這個程序當前狀態(tài)正常,這個狀態(tài)就先把它保存到CPS里面,這個時候突然發(fā)生異常,那么當前狀態(tài)就應該變成異常,就把這個狀態(tài)存到CPSR上面,但是異常處理完了之后,我們希望還是能夠回到之前那個狀態(tài),但是這個時候當時的狀態(tài)已經(jīng)被清理掉了,這個時候我們就可以用SPSR把原來那個狀態(tài)保存,這樣當狀態(tài)在發(fā)生改變的時候,要還原就可以去SPSR里面讀取之前那個狀態(tài),這就是它們之間的關系,就類似有一個A的變量,給A這個變量賦了一個值,然后還賦了一個新值,但是又希望原來那個值要保存,所以有個變量B,然后把變量A賦給變量B。


原文鏈接:http://www.maiziedu.com/wiki/arm/register/

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