arm中CPSR,SPSR功能與訪問(wèn)

　 SPSR:程序狀態(tài)保存寄存器。SPSR用于保存CPSR的狀態(tài)，以便異常返回后恢復(fù)異常發(fā)生時(shí)的工作狀態(tài)。

CPSR(當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器)在任何處理器模式下被訪問(wèn)。它包含了條件標(biāo)志位、中斷禁止位、當(dāng)前處理器模式標(biāo)志以及其他的一些控制和狀態(tài)位。每一種處理器模式下都有一個(gè)專用的物理狀態(tài)寄存器，稱為SPSR（備份程序狀態(tài)寄存器）。當(dāng)特定的異常中斷發(fā)生時(shí)，這個(gè)寄存器用于存放當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。在異常中斷退出時(shí)，可以用SPSR來(lái)恢復(fù)CPSR。由于用戶模式和系統(tǒng)模式不是異常中斷模式，所以他沒(méi)有SPSR。當(dāng)用戶在用戶模式或系統(tǒng)模式訪問(wèn)SPSR，將產(chǎn)生不可預(yù)知的后果。

CPSR格式如下所示。SPSR和CPSR格式相同。

31 30 29 28 27 26 7 6 5 4 3 2 1 0

N Z C V Q DNM(RAZ) I F T M4 M3 M2 M1 M0

***條件標(biāo)志位***

N——本位設(shè)置成當(dāng)前指令運(yùn)算結(jié)果的bit[31]的值。當(dāng)兩個(gè)表示的有符號(hào)整數(shù)運(yùn)算時(shí)，n=1表示運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)，n=0表示結(jié)果為正書或零。

z——z=1表示運(yùn)算的結(jié)果為零；z=0表示運(yùn)算的結(jié)果不為零。對(duì)于CMP指令，Z=1表示進(jìn)行比較的兩個(gè)數(shù)大小相等。

C——下面分四種情況討論C的設(shè)置方法：

在加法指令中（包括比較指令CMP），當(dāng)結(jié)果產(chǎn)生了進(jìn)位,則C=1,表示無(wú)符號(hào)運(yùn)算發(fā)生上溢出；其他情況C=0。

在減法指令中（包括減法指令CMP），當(dāng)運(yùn)算中發(fā)生錯(cuò)位，則C=0，表示無(wú)符號(hào)運(yùn)算數(shù)發(fā)生下溢出；其他情況下C=1。

對(duì)于包含移位操作的非加減運(yùn)算指令，C中包含最后一次溢出的的位的數(shù)值。對(duì)于其他非加減運(yùn)算指令，C位的值通常不受影響。

V——對(duì)于加減運(yùn)算指令，當(dāng)操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果為二進(jìn)制的補(bǔ)碼表示的帶符號(hào)數(shù)時(shí)，V=1表示符號(hào)為溢出；通常其他指令不影響V位。

***Q標(biāo)識(shí)位***

在ARM V5的E系列處理器中，CPSR的bit[27]稱為q標(biāo)識(shí)位，主要用于指示增強(qiáng)的dsp指令是否發(fā)生了溢出。同樣的spsr的bit[27]位也稱為q標(biāo)識(shí)位，用于在異常中斷發(fā)生時(shí)保存和恢復(fù)CPSR中的Q標(biāo)識(shí)位。

在ARM V5以前的版本及ARM V5的非E系列的處理器中，Q標(biāo)識(shí)位沒(méi)有被定義。

***CPSR中的控制位***

CPSR的低八位I、F、T、M[4:0]統(tǒng)稱為控制位。當(dāng)異常中斷發(fā)生時(shí)這些位發(fā)生變化。在特權(quán)級(jí)的處理器模式下，軟件可以修改這些控制位。

**中斷禁止位：當(dāng)I=1時(shí)禁止IRQ中斷，當(dāng)F=1時(shí)禁止FIQ中斷

**T控制位：T控制位用于控制指令執(zhí)行的狀態(tài)，即說(shuō)明本指令是ARM指令還是Thumb指令。對(duì)于ARM V4以更高版本的T系列ARM處理器，T控制位含義如下：

T=0表示執(zhí)行ARM指令

T=1表示執(zhí)行Thumb指令

對(duì)于ARM V5以及更高版本的非T系列處理器，T控制位的含義如下

T=0表示執(zhí)行ARM指令

T=1表示強(qiáng)制下一條執(zhí)行的指令產(chǎn)生未定指令中斷

***M控制位***

M控制位控制處理器模式，具體含義如下：

M[4:0] 處理器模式 可訪問(wèn)的寄存器

ob10000 user pc,r14~r0,CPSR

0b10001 FIQ PC,R14_FIQ-R8_FIQ,R7~R0,CPSR,SPSR_FIQ

0b10010 IRQ PC,R14_IRQ-R13_IRQ,R12~R0,CPSR,SPSR_IRQ

0B10011 SUPERVISOR PC,R14_SVC-R13_SVC,R12~R0,CPSR,SPSR_SVC

0b10111 ABORT PC,R14_ABT-R13_ABT,R12~R0,CPSR,SPSR_ABT

0b11011 UNDEFINEED PC,R14_UND-R8_UND,R12~R0,CPSR,SPSR_UND

0b11111 SYSTEM PC,R14-R0,CPSR(ARM V4以及更高版本）

***CPSR中的其他位***

這些位用于將來(lái)擴(kuò)展。應(yīng)用軟件不要操作這些位。

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(CPSR,SPSR)訪問(wèn)指令

ARM 微處理器支持程序狀態(tài)寄存器訪問(wèn)指令，用于在程序狀態(tài)寄存器和通用寄存器之間傳送數(shù)據(jù)，程序狀態(tài)寄存器訪問(wèn)指令包括以下兩條：

— MRS： 程序狀態(tài)寄存器到通用寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令

— MSR： 通用寄存器到程序狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令

1、 MRS 指令

MRS 指令的格式為：MRS{條件} 通用寄存器，程序狀態(tài)寄存器（CPSR 或SPSR）

MRS 指令用于將程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容傳送到通用寄存器中。該指令一般用在以下幾種情況：

－ 當(dāng)需要改變程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容時(shí)，可用MRS 將程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容讀入通用寄存器，修改后再寫回程序狀態(tài)寄存器。

－當(dāng)在異常處理或進(jìn)程切換時(shí)，需要保存程序狀態(tài)寄存器的值，可先用該指令讀出程序狀態(tài)寄存器的值，然后保存。

指令示例：

MRS R0，CPSR ；傳送CPSR 的內(nèi)容到R0

MRS R0，SPSR ；傳送SPSR 的內(nèi)容到R0

2、 MSR 指令

MSR 指令的格式為：MSR{條件} 程序狀態(tài)寄存器（CPSR 或SPSR）_<域>，操作數(shù)

MSR 指令用于將操作數(shù)的內(nèi)容傳送到程序狀態(tài)寄存器的特定域中。其中，操作數(shù)可以為通用寄存器或立即數(shù)。<域>用于設(shè)置程序狀態(tài)寄存器中需要操作的位，32 位的程序狀態(tài)寄存器可分為4 個(gè)域：

位[31：24]為條件標(biāo)志位域，用f 表示；

位[23：16]為狀態(tài)位域，用s 表示；

位[15：8]為擴(kuò)展位域，用x 表示；

位[7：0]為控制位域，用c 表示；

該指令通常用于恢復(fù)或改變程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，在使用時(shí)，一般要在MSR 指令中指明將要操作的域。

指令示例：

MSR CPSR，R0 ；傳送R0 的內(nèi)容到CPSR

MSR SPSR，R0 ；傳送R0 的內(nèi)容到SPSR

MSR CPSR_c，R0 ；傳送R0 的內(nèi)容到SPSR，但僅僅修改CPSR 中的控制位域

1 狀態(tài)寄存器傳送至通用寄存器類指令

功能：將狀態(tài)寄存器的內(nèi)容傳送至通用寄存器。

格式：

MRS{<條件碼>}Rd,CPSR}SPSR

其中：

Rd 目標(biāo)寄存器，Rd不允許R15。

R=0 將CPSR中的內(nèi)容傳送目的寄存器。

R=1 將SPSR中的內(nèi)容傳送至目的寄存器。

注釋：

MRS與MSR配合使用，作為更新PSR的讀-修改-寫序列的一部分。例如：改變處理器或清除標(biāo)志Q。注意：當(dāng)處理器在用戶模式或系統(tǒng)模式下，一定不能試圖訪問(wèn)SPSR這條指令，不影響條件碼標(biāo)志。

例：

MRS R0，CRSR ；將CPSR中的內(nèi)容傳送至R0

MRS R3，SPSR ；將SPSR中的內(nèi)容傳送至R3

2 .通用寄存器傳送至狀態(tài)寄存器傳送指令

功能：將通用寄存器的內(nèi)容傳送至狀態(tài)寄存器.

格式：

MSR{<條件碼>CPSR_f|SPSR_f,<#ommed_8r>

MSR{<條件碼>CPSR_|SPSR_,Rm

其中：

字段可以是以下之一或多種：

C：控制域屏蔽字段（PSR中的第0位到第7位）；

X：擴(kuò)展域屏蔽字段（PSR中的第8位到第15位）；

S：狀態(tài)域屏蔽字段（PSR中的第16位到第32位）；

F：標(biāo)志域屏蔽字段（PSR中的第24位到第31位）。

immed_8r 值數(shù)字常量的表達(dá)式。常量必須對(duì)應(yīng)8位位圖。該位圖在32位字中循環(huán)移位偶數(shù)數(shù)位。

Rm 源寄存器。

注釋：

同前一條指令（MRS）。

例1：設(shè)置N、Z、C、V標(biāo)志。

MSR CPSR_f,#&f0000000 ；僅高位有效，其他必須為0

例2：

僅置位C標(biāo)志，保留N、Z、V標(biāo)志。

MRS R0，CPSR ；將CPSR中的內(nèi)容傳送至R0

ORR R0，R0，#&1f ；置位R0的第29位

MSR CPSR_c,R0 ；再將R0中的內(nèi)容傳送至CPSR