ARM笔记-寄存器以及模式特点

ARM微处理器支持7种运行模式，分别为：
1.用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序执行状态；
2.   快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道管理；
3.   外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理；
4.    管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式；
5.    数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟存储及存储保护；
6.   系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务；
7.   未定义指令中止模式（und）：当未定义指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真

ARM体系结构的存储器格式有如下两种：
 大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，字数据的低字节存放在高地址中；
 小端格式：与大端存储格式相反，高地址存放数据的高字节，低地址存放数据的低字节

 ARM寄存器总结：
  ARM有16个32位的寄存器（r0到r15）。
 r15充当程序寄存器PC，r14（link register）存储子程序的返回地址，r13存储的是堆栈地址。
ARM有一个当前程序状态寄存器：CPSR。
一些寄存器（r13，r14）在异常发生时会产生新的instances，比如IRQ处理器模式，这时处理器使用r13_irq和r14_irq
 ARM的子程序调用是很快的，因为子程序的返回地址不需要存放在堆栈中。
1、 ARM处理器共有37个寄存器，其中包括：

i. 31个通用寄存器，包括程序计数器(PC)在内。都是32位寄存器

ii. 6个状态寄存器，都是32位寄存器，但目前只使用了其中12位

2、 ARM处理器有7种不同的处理器模式，在每一种处理器模式中有一组相应的寄存器组

。任意时刻（也就是任意的处理器模式下），可见的寄存器包括15个通用寄存器（R0～

R14）、一个或两个状态寄存器及程序计数器（PC）。在所有的寄存器中，有些是各模式

共用的同一个物理寄存器，有些是各模式自己拥有的独立的物理寄存器。

3、 通用寄存器可以分为3类：未备份寄存器（R0～R7）、备份寄存器（R8~R14）和程序

计数器PC（R15）。对于每一个未备份寄存器来说，在所有的处理器模式下指的都是同一

个物理寄存器。对应备份寄存器R8～R12来说，每个寄存器对应两个不同的物理寄存器，

这使得中断处理非常简单。例如，仅仅使用R8~R14寄存器时，FIQ处理程序可以不必执行

保存和恢复中断现场的指令，从而使中断处理过程非常迅速。对于备份寄存器R13和R14

来说，每个寄存器对应6个不同的物理寄存器，其中的一个是用户模式和系统模式共用的

，另外的5个对应于其他5种处理器模式。

4、 每一种异常模式拥有自己的物理的R13。应用程序初始化该R13，使其指向该异常模

式专用的栈地址。当进入异常模式时，可以将需要使用的寄存器保存在R13所指的栈中；

当退出异常处理程序时，将保存在R13所指的栈中的寄存器值弹出。这样就使异常处理程

序不会破坏被其中断程序的运行现场。

5、 寄存器R14又被称为连接寄存器（Link Register，LR），在ARM体系中具有下面两种

特殊的作用：

i. 每一种处理器模式自己的物理R14中存放当前子程序的返回地址。当通过BL或BLX指令

调用子程序时，R14被设置成该子程序的返回地址。在子程序中，当把R14的值复制到程

序计数器PC中时，子程序即返回。

ii. 当异常中断发生时，该异常模式特定的物理R14被设置成该异常模式将要返回的地址

，对于有些异常模式，R14的值可能与将返回的地址有一个常数的偏移量。具体的返回方

式与子程序返回方式基本相同。

6、 由于ARM采用了流水线机制，当正确读取了PC的值时，该值为当前指令地址值加8个

字节。也就是说，对于ARM指令集来说，PC指向当前指令的下两条指令的地址，由于ARM

指令是字节对齐的，PC值得第0位和第1位总为0。

7、 对于ARM版本3以及更低的版本，写入R15的地址值的bits[1:0]被忽略，对于ARM版本

4以及更高的版本，程序必须保证写入R15寄存器的地址值的bits[1:0]为0b00；否则会产

生不可预知的结果。对于Thumb指令集来说，指令是半字对齐的。处理器将忽略bit[0]。

还有一些指令对于R15的用法有一些特殊的要求。比如，指令BX利用bit[0]来确定是ARM

指令，还是Thumb指令。

8、 指令mov pc, pc将程序跳转到当前指令下面第2条指令处执行。类似的指令还有

add pc, pc, #0

9、 每一种处理器模式下都有一个专用的物理状态寄存器，称为SPSR（备份程序状态寄

存器）。当特定的异常中断发生时，这个寄存器用于存放当前程序状态寄存器的内容。

在异常中断程序退出时，可以用SPSR中保存的值来恢复CPSR。

10、 由于用户模式和系统模式不是异常中断模式，所以它们没有SPSR。当在用户模式或

系统模式中 访问SPSR，将会产生不可预知的结果。