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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
特殊用途寄存器
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…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
特殊用途寄存器
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
详细说明
实例
ARMv7 架构
ARMv8 枩构
四 特殊用途寄存器
ARM 架构下的特殊用途寄存器
堆栈指针 (SP)
链接寄存器 (LR)
程序计数器 (PC)
系统寄存器 (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 架构定义了一系列的寄存器包括通用寄存器、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 包括 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。
特殊用途寄存器
除了通用寄存器和状态寄存器之外ARM 架构还包括一些特殊用途的寄存器。
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。包括 APSR、IPSR 和 EPSR。 控制寄存器: 用于控制 CPU 的行为如 CTRL 和 ACTLR。 特殊用途寄存器: 包括 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理解和编写 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, [R1] 从 a1 指向的地址读取整数到 a0ARMv8 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, [X1] 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 包括 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的中断。Program Status Register (EPSR): 用于存储控制位如中断使能位。
详细说明 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 中的主要标志位包括 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的中断。当 CPU 正在处理中断时IPSR 中包含了中断的编号。当没有正在处理的中断时IPSR 的值为 0。 Program Status Register (EPSR): EPSR 用于存储控制位如中断使能位。EPSR 中的主要位包括 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 特殊用途寄存器
ARM 架构下的特殊用途寄存器
在 ARM 架构中有一些特殊用途的寄存器如堆栈指针SP、链接寄存器LR、程序计数器PC以及系统寄存器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化而更新。 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 来恢复程序执行的流程。 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, [R1]
6
7// 调用函数
8BL my_function
9
10// 返回后从 R1 恢复 LR 的值
11LDR LR, [R1]程序计数器 (PC) 用途: PC 用于存储下一条指令的地址。在正常执行过程中每条指令执行完毕后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系统寄存器 (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
