arm寄存器解析

寒假閑來無事準(zhǔn)備將自己的走過的arm之路總結(jié)一下，今天就先從arm的寄存器說起吧，歡迎各位拍磚。
要介紹arm寄存器之前我們要先了解一下arm處理器的工作模式：
Arm處理器有七種工作模式，為的是形成不同的使用級別，以防造成對系統(tǒng)的破壞。不同模式可以訪問的寄存器不同，可以運行的指令不同。
（1）usr（10）：普通應(yīng)用程序運行的模式（應(yīng)用程序）
（2）FIQ（11）：快速中斷模式，以處理快速情況，高速數(shù)據(jù)傳輸
（3）IRQ（10010）：外部中斷模式，普通中斷處理
（4）svc（10011）：保護模式（管理模式），操作系統(tǒng)使用的特權(quán)模式（內(nèi)核）
（5）abt（10）：數(shù)據(jù)訪問中止模式，用于虛擬存儲和存儲保護
（6）und（11011）：未定義指令終止模式，用于支持通過軟件仿真硬件的協(xié)處理器
（7）sys（11）：系統(tǒng)模式，用于運行特權(quán)級的操作系統(tǒng)任務(wù)（armv4以上版本才具有）
注意：usr是普通模式，其他六種是特權(quán)模式，而除了usr和sys模式以外的五種模式是異常模式
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Ok下面進入正題：
我們首先可以找到這樣一本資料《ARM Architecture Reference Manual》在其中的Programmers’Model一章中，我們可以輕松的找到官方文檔對寄存器的說明，建議大家去看看官方的英文文檔，我將其中的重要內(nèi)容簡單的總結(jié)一下。
Arm處理器總共有37個寄存器其可以分為以下兩類（在此我先列出大框架下面會一一介紹）：
1.通用寄存器（31個）
1.不分組寄存器（R0—R7）
2.分組寄存器（R8—R14）
3.PC指針（R15）
2.狀態(tài)寄存器（6個）
1.CPSR（1個）
2.SPSR（5個）
相信通過上面的介紹大家對arm的寄存器有個初步的印象，下面官方文檔對寄存器的說明：


下面我將會結(jié)合上圖和我上面列出的大框架對寄存器進行解析：
1.不分組寄存器（R0—R7）
在所有的運行模式下都使用同一個物理寄存器，它們未被系統(tǒng)用作特殊的用途。
2.分組寄存器（R8—R14）
a)對于R8~R12，當(dāng)使用FIQ(快速中斷模式)時訪問寄存器R8_fiq~R12_fiq，當(dāng)使用除FIQ模式以外的其他模式時,訪問寄存器R8~R12
b)對于R13,R14來說,每個寄存器對應(yīng)6個不同的物理寄存器，其中一個是用戶模式與系統(tǒng)模式共用（圖中的R13，R14），另外5個物理寄存器對應(yīng)其他5種不同的運行模式，并采用以下記號來區(qū)分不同的物理寄存器分別為fiq,irq,svc,abt,und.（如上圖）
i.R13在ARM指令中常用作堆棧指針SP
特別注意：由于每一種模式都有自己的R13，所以我們在自己初始化的時候一般都要初始化每種模式下的R13，使其指向該運行模式的?？臻g。
ii.R14稱為子程序鏈接寄存器LR(Link Register)
有兩個特殊功能，一種是每一種模式下都可以用于保存函數(shù)的返回地址，另外就是異常處理后的返回地址，如中斷。
3.PC指針（R15）
R15用作程序計數(shù)器(PC)對應(yīng)一個物理寄存器，由于ARM體系結(jié)構(gòu)采用了多級流水線技術(shù)（不了解多級流水線的可以訪問這個博客http://blog.csdn.net/abclixu123/article/details/7471822，博主講的不錯），對于ARM指令集而言，PC總是指向當(dāng)前指令的下兩條指令的地址,即PC的值為當(dāng)前指令的地址值加8個字節(jié)程序狀態(tài)寄存器。
4.CPSR
在官方文檔中我們可以找到


下面介紹其中幾個比較重要的位，其他位，大家可以參考官方手冊：
N:當(dāng)兩個表示的有符號整數(shù)運算時，1表示運算結(jié)果為負數(shù)，0表示結(jié)果為正或零。
Z：1表示運算的結(jié)果為零，0表示運算的結(jié)果不為零。對于CMP指令，1表示進行比較的兩個數(shù)大小相等。
C：下面分四種情況討論C的設(shè)置方法：
a)加法運算（包括比較指令CMN）：當(dāng)運算產(chǎn)生了進位時（無符號數(shù)溢出），C=1，否則C=0。
b)減法運算（包括比較指令CMP）：當(dāng)運算時產(chǎn)生了借位（無符號數(shù)溢出），C=0，否則C=1。
c)對于包含移位操作的非加/減運算指令，C為移出值的最后一位。
d)對于其他的非加/減運算指令，C的值通常不改變。
V:下面分兩種情況討論V的設(shè)置方法
a)對于加/減法運算指令，當(dāng)操作數(shù)和運算結(jié)果為二進制的補碼表示的帶符號數(shù)時，V=1表示符號位溢出。
b)對于其他的非加/減運算指令，C的值通常不改變。
I：1表示禁止外部（硬件）中斷（IRQ）
F：1表示禁止快速中斷（FIQ）
T：1表示為thumb狀態(tài)0為arm狀態(tài)
M[4:0]：用來設(shè)置處理器的工作模式具體數(shù)據(jù)見本文開始的介紹。
5.SPSR
SPSR除usr、sys外，對應(yīng)用于異常保護的CPSR的備份，異常時，保存CPSR值，異常退出時，將該值恢復(fù)到CPSR，以保證程序的正常運行，每一中異常運行模式（除usr和sys）有各自的物理寄存器。

以上是自己的arm寄存器的簡單理解，希望各位提出寶貴意見，并且在這個寒假從今天開始沒有意外的話我的博客會一天一更，努力學(xué)習(xí)，歡迎大家監(jiān)督。