ARM框架學習筆記 part1 寄存器、存儲空間

通用寄存器

通用寄存器可以分爲下面3類
- 未備份寄存器(The unbanked registers)，包括R0～R7
- 備份寄存器(The banked registers)，包括R8～R14。
- 程序計數器PC，即R15。

R0 - R7

• 未備份寄存器 可用做通用寄存器

R8 - R12

• 備份寄存器 可用做通用寄存器
• R13 R14也是備份寄存器

R13 (SP)

• 常用做棧指針 Stack Pointer, SP

R14 (LR)

• 連接寄存器 Link Register, LR
• 當通過BL或BLX指令調用子程序時，R14被設置成該子程序的返回地址。在子程序中，當把R14的值複製到程序計數器PC中時，子程序即返回。

R15 (PC)

• 程序計數器 Program Counter, PC
• ARM採用流水線機制，當正確讀取了PC的值時，該值爲當前指令地址值加8個字節。也就是說，對於ARM指令集來說，PC指向當前指令的下兩條指令的地址。
• ARM指令是字對齊的，PC值的第0位和第1位總爲0。當使用指令STR／STM保存R15時，保存的可能是當前指令地址值加8或12字節(取決於不同芯片)

程序狀態寄存器

CPSR

• 當前程序狀態寄存器
• 包含了條件標誌位、中斷禁止位、當前處理器模式標誌以及其他的一些控制和狀態位

SPSR

• 備份程序狀態寄存器
• 特定的異常中斷髮生時，這個寄存器用於存放當前程序狀態寄存器的內容。在異常中斷程序退出時，可以用SPSR中保存的值來恢復CPSR。

條件標誌位

• N(Negative) N=1 負數
• Z(Zero) Z=1 零
• C(Carry) C=1 進位

• V(oVerflow) V＝1 符號位溢出

  以下指令會影響CPSR的條件標誌位

  1. 比較指令,如: CMP、CMN、TEQ、TST等。
  2. 當一些算術邏輯運算的目標寄存器不是PC時，這些指令會影響CPSR的條件標誌位。
  3. MSR與MRS指令可以對CPSR/SPSR進行操作。
  4. LDM指令可以將SPSR複製到CPSR中。

CPSR中的控制位

• CPSR的低8位I、F、T及M[4：0]統稱爲控制位 當異常中斷髮生時這些位發生變化

  • 中斷禁止位
    當I=1時禁止IRQ中斷，當F=1時禁止FIQ中斷。

  • T控制位
    T=0表示執行ARM指令。T=1表示執行Thumb指令(armv4)。 T=1表示強制下一條執行的指令產生未定義指令中斷(armv5)。

  • M控制位
    控制位M[4：0]控制處理器模式。

ARM體系中的存儲空間

• ARM體系使用單一的平板地址空間。

  • 地址空間的大小爲2^32個8位字節。
  • 這些字節單元的地址是一個無符號的32位數值，其取值範圍爲0到2^32-1。
  • ARM的地址空間也可以看作是2^32個32位的字單元。
  • 這些字單元的地址可以被4整除，也就是說該地址的低兩位爲0b00。
  • 地址爲A的字數據包括地址爲A,A+1,A+2,A+3 4個字節單元的內容。

• 在ARM版本4及以上的版本中，ARM的地址空間也可以看作是2^31個16位的半字單元。

  • 這些半字單元的地址可以被2整除，也就是說該地址的最低位爲0b0。
  • 地址爲A的半字數據包括地址爲A,A+1兩個字節單元的內容。

ARM存儲器格式

• big-endian
• little-endian