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(gè)模式,上面的縱軸就是寄存器組。

CPU在運(yùn)行的時(shí)候?yàn)槭裁磿?huì)有寄存器所计?

想象CPU是一個(gè)圈一直在運(yùn)轉(zhuǎn),然后寄存器里面有大量的指令团秽,這些指令不知道從哪里來的主胧,但是一般情況下我們的程序在計(jì)算我們的程序,我們的程序一般是放在內(nèi)存里面的习勤,它從內(nèi)存里面把這些程序讀進(jìn)來之后踪栋,在運(yùn)行,但是如果現(xiàn)在這個(gè)程序在運(yùn)行時(shí)異常图毕,那么就要進(jìn)行CPU狀態(tài)的切換夷都,除了狀態(tài)切換之外,當(dāng)前的一些數(shù)據(jù)結(jié)果需要進(jìn)行一個(gè)保存予颤,但是如果要把這個(gè)結(jié)果存到內(nèi)存去囤官,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(gè)臨時(shí)空間保存一下蛤虐,這就是為什么會(huì)誕生寄存器党饮。

設(shè)置寄存器的原因就是為了更好的去控制和達(dá)到效率,ARM體系為了很好的去控制CPU驳庭,設(shè)定了哪些寄存器刑顺?

User縱軸上的十三個(gè)寄存器稱為通用寄存器,R13是一個(gè)比較特殊的寄存器饲常,也叫做SP蹲堂,就是占指針的寄存器,就是指向某一些占空間贝淤,R14是LR柒竞,就是連接寄存器,它肯定是去連接某一個(gè)地方霹娄。R15是PC能犯,這是程序計(jì)數(shù)器,這是CPU在每一個(gè)空間切換的時(shí)候的計(jì)數(shù)器犬耻,最下面那個(gè)也就是APSR或者CPSR踩晶,PSR就是程序狀態(tài)寄存器,A代表應(yīng)用程序狀態(tài)寄存器枕磁,C代表當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器渡蜻。

在往下就類似于R17,只不過它叫做SPSR计济,S就是以保存程序代表寄存器或者我們也可以稱為存儲(chǔ)狀態(tài)寄存器茸苇,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沦寂,那么下面就是特殊寄存器学密,從橫向來看,我們可以看到在USR模式下面传藏,這樣寄存器挺全的腻暮,但是USR下面沒有SPSR,就是沒有存儲(chǔ)狀態(tài)的寄存器毯侦,然后FIQ快速中斷模式下面面是共享R0到R7哭靖,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(chǔ)一些數(shù)據(jù)在R0到R9下面侈离,突然發(fā)生異常试幽,切換到另一個(gè)模式,那么我們就應(yīng)該要想辦法把這個(gè)存取一下,因?yàn)榱硪粋€(gè)模式可能也要往這里面寫東西个束,那么寫之前就應(yīng)該把USR模式下的先保留一下卤材,到時(shí)候退出解決后在還原回來,所以我們要一個(gè)R0到R7這塊寄存器是共享的康震,同樣FIQ后面幾個(gè)模式的R8到R12也是和USR共享的,只有FIQ是自己獨(dú)有的宾濒,同樣的我們?cè)诳吹絇C計(jì)數(shù)器也是共享的腿短,還有SPSR也是共享的,但是SPSR每個(gè)狀態(tài)都有自己獨(dú)有的绘梦。

APSR應(yīng)用程序的一個(gè)寄存器橘忱,它只在USR下面叫做APSR,其他模式下面叫做當(dāng)前程序存儲(chǔ)寄存器卸奉。

總結(jié)

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

2凝颇,各個(gè)模式的R0到R12與USR模式是共享的(除了FIQ潘拱,R8-R12),PC拧略,CPSR是共享的芦岂。

3,USR模式?jīng)]有SPSR

SP:棧指針垫蛆,存儲(chǔ)棧地址禽最,比如有個(gè)CPU,然后還有個(gè)外部資源也就是內(nèi)存袱饭,我們想象CPU在程序跳轉(zhuǎn)的時(shí)候在運(yùn)行是最核心的ALU單元川无,然后外部資源存儲(chǔ)著程序A和程序B還有程序C,實(shí)際上在CPU在讀程序A的時(shí)候虑乖,可能下面的時(shí)候會(huì)跳到程序B單元懦趋,這個(gè)時(shí)候它可能不知道地址在哪里,那么這個(gè)時(shí)候就存儲(chǔ)在SP這個(gè)寄存器里面疹味,SP這個(gè)寄存器表示后面將要執(zhí)行的程序愕够。

LR:鏈接寄存器,存儲(chǔ)于程序返回地址佛猛。這個(gè)鏈接寄存器主要用在函數(shù)A和函數(shù)B惑芭,A正在運(yùn)行時(shí),突然要調(diào)用B继找,那么就引了一個(gè)分支了遂跟,然后這個(gè)函數(shù)B去運(yùn)行,運(yùn)行完之后還是要返回到最初然后繼續(xù)往下走婴渡,那么這個(gè)時(shí)候返回值應(yīng)該要有個(gè)記錄幻锁,這就是鏈接寄存器。

PC:程序計(jì)數(shù)器

APSR/CPSR:應(yīng)用程序狀態(tài)寄存器/當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器边臼。

SPSR:已存儲(chǔ)程序狀態(tài)寄存器哄尔。想象一個(gè)程序正在運(yùn)行,這個(gè)程序當(dāng)前狀態(tài)正常柠并,這個(gè)狀態(tài)就先把它保存到CPS里面岭接,這個(gè)時(shí)候突然發(fā)生異常,那么當(dāng)前狀態(tài)就應(yīng)該變成異常臼予,就把這個(gè)狀態(tài)存到CPSR上面鸣戴,但是異常處理完了之后,我們希望還是能夠回到之前那個(gè)狀態(tài)粘拾,但是這個(gè)時(shí)候當(dāng)時(shí)的狀態(tài)已經(jīng)被清理掉了窄锅,這個(gè)時(shí)候我們就可以用SPSR把原來那個(gè)狀態(tài)保存,這樣當(dāng)狀態(tài)在發(fā)生改變的時(shí)候缰雇,要還原就可以去SPSR里面讀取之前那個(gè)狀態(tài)入偷,這就是它們之間的關(guān)系追驴,就類似有一個(gè)A的變量,給A這個(gè)變量賦了一個(gè)值疏之,然后還賦了一個(gè)新值氯檐,但是又希望原來那個(gè)值要保存,所以有個(gè)變量B体捏,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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