ARM内部寄存器

一、介绍

CPU内部的寄存器是超高速、容量极小的临时存储单元，专用于存放当前正在执行的指令和运算数据。CPU 访问内部的寄存器时，不需要寻址，直接进行访问。CPU 计算的时候，在某个内存将变量读进来，做运算，再写回去，读进来和做运算的操作，实际上是将变量的值，读到CPU 内部的寄存器里面进行保存和运算。

二、CPU 的寄存器

2.1.R0 ~ R15

如下图所示，ALU 是逻辑运算单元，R0 ~ R15 是 CPU 内部的寄存器，R0 ~ R12 这 13 个寄存器是通用的寄存器，另外 3 个寄存器有别的用途：

• R13：SP（Stack Pointer），栈指针，永远指着栈这个储物区最顶上的那个位置，该指针有两个实体：SP_process 和 SP_main，一般使用 SP_main，运行 RTOS 时使用 SP_process
• R14：LR（Link Register），用来保存返回地址的寄存器
• R15：PC（Program Counter），程序计数器，表示当前指令地址，写入新址即可跳转

下面展开说明一下 R15：R15（PC）里面存放着 CPU 接下来要执行的那条指令在内存中的地址

• 取指令：CPU根据 R15 里记录的地址，从内存中取出对应的指令
• 执行指令：CPU执行这条指令
• 自动更新：执行完后，R15里的地址会自动增加，指向下一条指令的地址。这样，程序就能一条接一条地顺序执行下去
• 跳转：当遇到条件判断、循环或者函数调用时，执行跳转指令会直接改变 R15 里的地址，让 CPU 跳到新的地方去执行，从而实现复杂的程序逻辑

2.2.程序状态寄存器（M3 / M4）

CPU 内部除了 16 个寄存器之外，还有一个程序状态寄存器（PSR），简单来说，PSR（程序状态寄存器）是 CPU 的“状态仪表盘”，它用一个寄存器记录了 CPU 刚刚执行完操作后的各种关键状态。例如，有两个数进行比较，比较的结果就存放在 PSR 里面。

xPSR 的 x 是一个可修改的值，实际上对应 3 个寄存器：

• APSR：Application PSR，应用 PSR
• IPSR：Interrupt PSR，中断 PSR
• EPSR：Exectution PSR，执行 PSR

下面表格是 xPSR ，32 个位里，三个寄存器相应的功能位相互错开。对于访问这三个寄存器，可以单独访问：

• MRS R0, APSR ;读 APSR
• MRS R0, IPSR ;读 IPSR
• MSR APSR, R0 ;写 APSR

也可以一次性访问：

• MRS R0, PSR ;读组合程序状态
• MSR PSR, R0 ;写组合程序状态
  
  

2.3.程序状态寄存器（A7）

A7 内核的程序状态寄存器成为当前程序状态寄存器，它里面的内容和 M3 / M4 内核的大差不差

下图是 A7 的程序状态寄存器：

为了提高效率，A7 内核的 CPU 有多种工作模式，有用户模式、系统模式、快中断模式、中断模式等等，例如，在快中断模式下，它有自己专用的寄存器 R8 ~ R14， 这样不会影响到其他寄存器的工作，同时又可以处理中断，这样就可以提高中断的效率。