ARM 架构--通用寄存器/状态寄存器/控制寄存器/特别用途寄存器
目录一 ARM 架构中的寄存器
ARM 架构中的寄存器
通用寄存器
状态寄存器
控制寄存器
特别用途寄存器
总结
二 通用寄存器
ARM 架构中的通用寄存器
ARMv7 架构
ARMv8 架构
实例
ARMv7 架构
ARMv8 架构
三 状态寄存器
ARM 架构中的状态寄存器
状态寄存器
详细分析
实例
ARMv7 架构
ARMv8 枩构
四 特别用途寄存器
ARM 架构下的特别用途寄存器
堆栈指针 (SP)
链接寄存器 (LR)
程序计数器 (PC)
体系寄存器 (SYSREG)
一 ARM 架构中的寄存器
ARM 架构中的寄存器
在 ARM 架构中，寄存器是 CPU 内部用于存储数据、地址和状态信息的关键组件。ARM 架构界说了一系列的寄存器，包罗通用寄存器、状态寄存器、程序计数器等。下面是对 ARM 架构中主要寄存器的介绍：
通用寄存器
通用寄存器是一组用于存储数据和地址的寄存器。在 ARM 架构的不同版本中，这些寄存器的数量和命名有所不同。
[*] R0-R15 (R0-R14 + PC):
[*]在 ARMv7 和之前的版本中，有 16 个通用寄存器，编号从 R0 到 R15。
[*]R0 到 R14 用于存储数据和地址。
[*]R15 通常被称为程序计数器（PC），用于存储下一条指令的地址。
[*] X0-X30 (X0-X29 + SP):
[*]在 ARMv8 和之后的版本中，有 31 个通用寄存器，编号从 X0 到 X30。
[*]X0 到 X29 用于存储数据和地址。
[*]X30 通常被称为链接寄存器（LR），用于保存返回地址。
[*]X31 通常被称为堆栈指针（SP），用于管理堆栈。
状态寄存器
状态寄存器用于存储 CPU 的状态信息，例如标志位、中断使能状态等。
[*]Program Status Register (PSR):
[*]PSR 是 ARM 架构中的一个重要的状态寄存器，包含了多个子寄存器，用于存储 CPU 的状态信息。
[*]PSR 包罗：
[*]Application Program Status Register (APSR): 用于存储条件码标志位（如 N、Z、C、V 等）。
[*]Implementation-defined Program Status Register (IPSR): 用于指示当前正在处理惩罚的中断。
[*]Program Status Register (EPSR): 用于存储控制位，如中断使能位。
控制寄存器
控制寄存器用于控制 CPU 的行为，如中断控制、调试控制等。
[*]Control Register (CTRL):
[*]用于控制某些 CPU 特性，如是否启用调试模式等。
[*]Auxiliary Control Register (ACTLR):
[*]用于控制辅助特性，如性能监控单元（PMU）等。
特别用途寄存器
除了通用寄存器和状态寄存器之外，ARM 架构还包罗一些特别用途的寄存器。
[*]Stack Pointer (SP):
[*]用于管理堆栈，通常映射到通用寄存器 X31/R13。
[*]Link Register (LR):
[*]用于保存返回地址，通常映射到通用寄存器 X30/R14。
[*]Program Counter (PC):
[*]用于存储下一条指令的地址，通常映射到通用寄存器 X15/R15。
[*]System Register (SYSREG):
[*]用于控制和监视 CPU 的各种特性和状态，如中断控制、缓存控制等。
总结
[*] 通用寄存器:
[*]用于存储数据、地址等。
[*]在 ARMv7 和之前版本中，编号为 R0 到 R15。
[*]在 ARMv8 和之后版本中，编号为 X0 到 X30。
[*]R15/X15 通常称为程序计数器（PC）。
[*]X30 通常称为链接寄存器（LR）。
[*]X31/R13 通常称为堆栈指针（SP）。
[*] 状态寄存器:
[*]用于存储 CPU 的状态信息，如条件码标志位等。
[*]包罗 APSR、IPSR 和 EPSR。
[*] 控制寄存器:
[*]用于控制 CPU 的行为，如 CTRL 和 ACTLR。
[*] 特别用途寄存器:
[*]包罗 SP、LR、PC 和 SYSREG。
这些寄存器构成了 ARM 架构的核心组成部分，对于明白和编写 ARM 架构的汇编语言程序非常重要。
二 通用寄存器
ARM 架构中的通用寄存器
在 ARM 架构中，通用寄存器是一组用于存储数据、地址和其他信息的寄存器。ARM 架构的不同版本中，通用寄存器的数量和命名有所不同。以下是 ARMv7 和 ARMv8 架构中通用寄存器的详细介绍及实例。
ARMv7 架构
在 ARMv7 架构中，有 16 个通用寄存器，编号从 R0 到 R15。这些寄存器主要用于存储数据、地址以及程序计数器等。
[*] R0-R14:
[*]这些寄存器可以用于存储数据、地址等。
[*]它们在函数调用和数据处理惩罚中非常有用。
[*]R0 到 R3 通常用于函数调用中的参数传递。
[*]R4 到 R11 通常用于局部变量或函数内部使用的寄存器。
[*]R12 通常用作临时寄存器或用于保存跨函数调用的数据。
[*]R13 通常称为堆栈指针（SP），用于管理堆栈。
[*]R14 通常称为链接寄存器（LR），用于保存返回地址。
[*] R15 (PC):
[*]R15 通常称为程序计数器（PC），用于存储下一条指令的地址。
ARMv8 架构
在 ARMv8 架构中，通用寄存器的数量增加到了 31 个，编号从 X0 到 X30。此外，还引入了 32 位和 64 位寄存器的区分，分别称为 X 寄存器和 W 寄存器。
[*] X0-X29:
[*]这些寄存器可以用于存储数据、地址等。
[*]它们在函数调用和数据处理惩罚中非常有用。
[*]X0 到 X3 通常用于函数调用中的参数传递。
[*]X4 到 X29 通常用于局部变量或函数内部使用的寄存器。
[*]X30 通常称为链接寄存器（LR），用于保存返回地址。
[*]X31 通常称为堆栈指针（SP），用于管理堆栈。
[*] W0-W29:
[*]这些寄存器是 X0 到 X29 的低 32 位版本，用于兼容 32 位应用。
实例
ARMv7 架构
asm
深色版本
1// ARMv7 架构示例
2// 假设 a1 寄存器中存储了一个地址，该地址指向一个整数
3// 我们将从该地址读取整数，并将其存储到 a0 寄存器中
4
5LDR R0, @ 从 a1 指向的地址读取整数到 a0 ARMv8 架构
asm
深色版本
1// ARMv8 架构示例
2// 假设 x1 寄存器中存储了一个地址，该地址指向一个整数
3// 我们将从该地址读取整数，并将其存储到 x0 寄存器中
4
5LDR X0, @ 从 x1 指向的地址读取整数到 x0 三 状态寄存器
ARM 架构中的状态寄存器
在 ARM 架构中，状态寄存器用于存储 CPU 的状态信息，如条件码标志位、中断使能状态等。这些寄存器对于控制 CPU 的行为非常重要。以下是 ARM 架构中主要的状态寄存器及其详细介绍：
状态寄存器
[*]Program Status Register (PSR):
[*]PSR 是 ARM 架构中的一个重要的状态寄存器，包含了多个子寄存器，用于存储 CPU 的状态信息。
[*]PSR 包罗：
[*]Application Program Status Register (APSR): 用于存储条件码标志位（如 N、Z、C、V 等）。
[*]Implementation-defined Program Status Register (IPSR): 用于指示当前正在处理惩罚的中断。
[*]Program Status Register (EPSR): 用于存储控制位，如中断使能位。
详细分析
[*] Application Program Status Register (APSR):
[*]APSR 用于存储条件码标志位，这些标志位用于条件分支指令和算术运算指令。
[*]APSR 中的主要标志位包罗：
[*]N (Negative): 如果最近的算术运算结果的最高位为 1，则置位。
[*]Z (Zero): 如果最近的算术运算结果为 0，则置位。
[*]C (Carry): 如果最近的算术运算产生了进位，则置位。
[*]V (Overflow): 如果最近的算术运算产生了溢出，则置位。
[*] Implementation-defined Program Status Register (IPSR):
[*]IPSR 用于指示当前正在处理惩罚的中断。
[*]当 CPU 正在处理惩罚中断时，IPSR 中包含了中断的编号。
[*]当没有正在处理惩罚的中断时，IPSR 的值为 0。
[*] Program Status Register (EPSR):
[*]EPSR 用于存储控制位，如中断使能位。
[*]EPSR 中的主要位包罗：
[*]I (Interrupt Disable): 如果置位，则禁用所有中断。
[*]F (Fast Interrupt Disable): 如果置位，则禁用快速中断。
实例
ARMv7 架构
asm
深色版本
1// ARMv7 架构示例
2// 假设需要判断一个算术运算的结果是否为零
3
4// 执行一个算术运算，比如将 R0 和 R1 相加
5ADD R0, R0, R1
6
7// 判断 R0 是否为零
8// 如果 Z 标志位被置位，则 R0 为零
9// 如果 Z 标志位未被置位，则 R0 不为零
10CMP R0, #0
11BEQ .zero; 如果 Z 标志位被置位，则跳转到 .zero 标签
12
13// R0 不为零
14B .not_zero
15
16.zero:
17// R0 为零的情况
18...
19
20.not_zero:
21// R0 不为零的情况
22... ARMv8 枩构
asm
深色版本
1// ARMv8 构架示例
2// 假设需要判断一个算术运算的结果是否为零
3
4// 执行一个算术运算，比如将 X0 和 X1 相加
5ADD X0, X0, X1
6
7// 判断 X0 是否为零
8// 如果 Z 标志位被置位，则 X0 为零
9// 如果 Z 标志位未被置位，则 X0 不为零
10CMP X0, #0
11BEQ .zero; 如果 Z 标志位被置位，则跳转到 .zero 标签
12
13// X0 不为零
14B .not_zero
15
16.zero:
17// X0 为零的情况
18...
19
20.not_zero:
21// X0 不为零的情况
22... 四 特别用途寄存器
ARM 架构下的特别用途寄存器
在 ARM 架构中，有一些特别用途的寄存器，如堆栈指针（SP）、链接寄存器（LR）、程序计数器（PC）以及体系寄存器（SYSREG）。这些寄存器对于控制和管理 CPU 的行为至关重要。下面是这些寄存器的详细介绍及使用实例：
堆栈指针 (SP)
[*] 用途:
[*]SP 用于指示当前堆栈的顶部位置。
[*]在函数调用期间，参数、局部变量以及返回地址都会被压入堆栈。
[*]SP 的值会随着堆栈操作的变革而更新。
[*] 实例:
asm
深色版本
1// ARMv7 架构示例
2// 假设需要保存当前堆栈指针的值
3// 然后修改 SP，最后恢复 SP 的值
4
5// 保存当前堆栈指针的值到 R1
6MOV R1, SP
7
8// 修改 SP，例如向下移动 4 个字节
9SUB SP, SP, #4
10
11// 执行一些操作
12...
13
14// 恢复 SP 的原始值
15MOV SP, R1 链接寄存器 (LR)
[*] 用途:
[*]LR 通常用于保存函数调用的返回地址。
[*]在函数调用期间，返回地址会被自动保存到 LR。
[*]当函数返回时，通常通过 LR 来规复程序实行的流程。
[*] 实例:
asm
深色版本
1// ARMv7 架构示例
2// 假设需要调用一个函数并返回
3
4// 保存 LR 到 R1
5STR LR,
6
7// 调用函数
8BL my_function
9
10// 返回后，从 R1 恢复 LR 的值
11LDR LR, 程序计数器 (PC)
[*] 用途:
[*]PC 用于存储下一条指令的地址。
[*]在正常实行过程中，每条指令实行完毕后，PC 会自动更新到下一条指令的地址。
[*]条件分支指令和函数调用也会修改 PC 的值。
[*] 实例:
asm
深色版本
1// ARMv7 架构示例
2// 假设需要跳转到一个特定的地址
3
4// 将目标地址加载到 R1
5LDR R1, =target_address
6
7// 将 R1 的值复制到 PC
8MOV PC, R1 体系寄存器 (SYSREG)
[*] 用途:
[*]SYSREG 用于控制和监视 CPU 的各种特性。
[*]这些寄存器可以用于控制中断、缓存、调试等功能。
[*]例如，控制中断使能的寄存器是 CTR_ELx，控制缓存的寄存器是 DC_CSW_ELx。
[*] 实例:
asm
深色版本
1// ARMv8 构架示例
2// 假设需要禁用中断
3
4// 禁用中断
5MSR DAIFClr, #0x10; 设置 I 位为 1，禁用中断
6
7// 执行一些不受中断影响的操作
8...
9
10// 恢复中断
11MSR DAIFClr, #0x00; 清除 I 位，恢复中断
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