詳解ARM處理寄存器與用戶模式

程序狀態(tài)寄存器

寄存器R16用作程序狀態(tài)寄存器CPSR(Current Program Status Register，當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器)。在所有處理器模式下都可以訪問CPSR。CPSR包含條件碼標(biāo)志、中斷禁止位、當(dāng)前處理器模式以及其他狀態(tài)和控制信息。每種異常模式都有一個程序狀態(tài)保存寄存器SPSR(Saved Program Status Register)。當(dāng)異常出現(xiàn)SPSR用于保留CPSR的狀態(tài)。

CPSR和SPSR的格式如下：

(1)條件碼標(biāo)志

N、Z、C、V(Negative、Zero、Carry、oVerflow)均為條件碼標(biāo)志位(Condition Code Flags)，它們的內(nèi)容可被算術(shù)或邏輯運(yùn)算的結(jié)果所改變，并且可以決定某條指令是否被執(zhí)行。CPSR中的條件碼標(biāo)志可由大多數(shù)指令檢測以決定指令是否執(zhí)行。在ARM狀態(tài)下，絕大多數(shù)的指令都是有條件執(zhí)行的。在Thumb狀態(tài)下，僅有分支指令是有條件執(zhí)行的。通常條件碼標(biāo)志通過執(zhí)行比較指令(CMN、CMP、TEQ、TST)、一些算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和傳送指令進(jìn)行修改。

條件碼標(biāo)志的通常含義如下：

N：如果結(jié)果是帶符號二進(jìn)制補(bǔ)碼，那么，若結(jié)果為負(fù)數(shù)，則N=1;若結(jié)果為正數(shù)或0，則N=0。

Z：若指令的結(jié)果為0，則置1(通常表示比較的結(jié)果為“相等”)，否則置0。

C：可用如下4種方法之一設(shè)置：

一-加法(包括比較指令CMN)。若加法產(chǎn)生進(jìn)位(即無符號溢出)，則C置1;否則置0。

一-減法(包括比較指令CMP)。若減法產(chǎn)生借位(即無符號溢出)，則C置0;否則置1。

一-對于結(jié)合移位操作的非加法/減法指令，C置為移出值的最后1位。

一-對于其他非加法/減法指令，C通常不改變。

V：可用如下兩種方法設(shè)置，即

一-對于加法或減法指令，當(dāng)發(fā)生帶符號溢出時，V置1，認(rèn)為操作數(shù)和結(jié)果是補(bǔ)碼形式的帶符號整數(shù)。

一-對于非加法/減法指令，V通常不改變。

(3)控制位

程序狀態(tài)寄存器PSR(Program Status Register)的最低8位I、F、T和M[4：0]用作控制位。當(dāng)異常出現(xiàn)時改變控制位。處理器在特權(quán)模式下時也可由軟件改變。

a.中斷禁止位

I：置1，則禁止IRQ中斷;

F：置1，則禁止FIQ中斷。

b.T位

T=0 指示ARM執(zhí)行;

T=1 指示Thumb執(zhí)行。

c.模式控制位

M4、M3、M2、Ml和M0(M[4:0])是模式位，決定處理器的工作模式，如表所列。

M[4：0]工作模式可訪問的寄存器

10000用戶模式PC，CPSR，R14～R0

10001FIQ模式PC，R7～R0，CPSR, SPSR_fiq，R14_fiq～R8_fiq

10010IRQ模式PC，R12～R0，CPSR, SPSR_irq，R14_irq，R13_irq

10011管理模式PC，R12～R0, CPSR, SPSR_svc，R14_svc，R13_svc

10111中止模式PC，R12～R0, CPSR, SPSR_abt，R14_abt，R13_abt

11011未定義模式PC，R12～R0, CPSR, SPSR_und，R14_und，R13_und

11111系統(tǒng)模式PC，R14～R0，CPSR(ARM v4及以上版本)

并非所有的模式位組合都能定義一種有效的處理器模式。其他組合的結(jié)果不可預(yù)知。

(4)其他位

程序狀態(tài)寄存器的其他位保留，用做以后的擴(kuò)展。