ARM寄存器

寄存器和处理器模式



ARM 处理器有二十七个寄存器，其中一些是在一定条件下使用的，所以一次只能使用十六个...

寄存器 0 到寄存器 7 是通用寄存器并可以用做任何目的。不象 80x86 处理器那样要求特定寄存器被用做栈访问，或者象 6502 那样把数学计算的结果放置到一个累加器中，ARM 处理器在寄存器使用上是高度灵活的。
寄存器 8 到 12 是通用寄存器，但是在切换到 FIQ 模式的时候，使用它们的影子(shadow)寄存器。
寄存器 13 典型的用做 OS 栈指针，但可被用做一个通用寄存器。这是一个操作系统问题，不是一个处理器问题，所以如果你不使用栈，只要你以后恢复它，你可以在你的代码中自由的占用(corrupt)它。每个处理器模式都有这个寄存器的影子寄存器。
寄存器 14 专职持有返回点的地址以便于写子例程。当你执行带连接的分支的时候，把返回地址存储到 R14 中。同样在程序第一次运行的时候，把退出地址保存在 R14 中。R14 的所有实例必须被保存到其他寄存器中(不是实际上有效)或一个栈中。这个寄存器在各个处理器模式下都有影子寄存器。一旦已经保存了连接地址，这个寄存器就可以用做通用寄存器了。
寄存器 15 是程序计数器。它除了持有指示程序当前使用的地址的二十六位数之外，还持有处理器的状态。
为更清晰一些... 提供下列图表:

User 模式 SVC 模式 IRQ 模式 FIQ 模式 APCS

R0 ------- R0 ------- R0 ------- R0 a1
R1 ------- R1 ------- R1 ------- R1 a2
R2 ------- R2 ------- R2 ------- R2 a3
R3 ------- R3 ------- R3 ------- R3 a4
R4 ------- R4 ------- R4 ------- R4 v1
R5 ------- R5 ------- R5 ------- R5 v2
R6 ------- R6 ------- R6 ------- R6 v3
R7 ------- R7 ------- R7 ------- R7 v4
R8 ------- R8 ------- R8 R8_fiq v5
R9 ------- R9 ------- R9 R9_fiq v6
R10 ------ R10 ------ R10 R10_fiq sl
R11 ------ R11 ------ R11 R11_fiq fp
R12 ------ R12 ------ R12 R12_fiq ip
R13 R13_svc R13_irq R13_fiq sp
R14 R14_svc R14_irq R14_fiq lr
------------- R15 / PC ------------- pc

最右侧的列是 APCS 代码使用的名字，关于 APCS 的详情参见这里。
程序计数器构造如下:

位 31 30 29 28 27 26 25------------2 1 0

N Z C V I F 程 序 计 数 器 S1 S0

对 R15 的详细解释，请参见 psr.html。
下面是你想知道的"模式"，比如上面提及的"FIQ"模式。

用户模式，运行应用程序的普通模式。限制你的内存访问并且你不能直接读取硬件设备。
超级用户模式(SVC 模式)，主要用于 SWI(软件中断)和 OS(操作系统)。这个模式有额外的特权，允许你进一步控制

计算机。例如，你必须进入超级用户模式来读取一个插件(podule)。这不能在用户模式下完成。
中断模式(IRQ 模式)，用来处理发起中断的外设。这个模式也是有特权的。导致 IRQ 的设备有键盘、 VSync (在发生屏幕刷新的时候)、IOC 定时器、串行口、硬盘、软盘、等等...
快速中断模式(FIQ 模式)，用来处理发起快速中断的外设。这个模式是有特权的。导致 FIQ 的设备有处理数据的软盘，串行端口(比如在 82C71x 机器上的 A5000) 和 Econet。
IRQ 和 FIQ 之间的区别是对于 FIQ 你必须尽快处理你事情并离开这个模式。IRQ 可以被 FIQ 所中断但 IRQ 不能中断 FIQ。为了使 FIQ 更快，所以有更多的影子寄存器。FIQ 不能调用 SWI。FIQ 还必须禁用中断。如果一个 FIQ 例程必须重新启用中断，则它太慢了并应该是 IRQ 而不是 FIQ。 Phew!