ARM应用系统开发详解 第2章 ARM微处理器的编程模型

RM状态下的寄存器组织的关系：

─ Thumb状态下和ARM状态下的R0～R7是相同的。

─ Thumb状态下和ARM状态下的CPSR和所有的SPSR是相同的。

─ Thumb状态下的SP对应于ARM状态下的R13。

─ Thumb状态下的LR对应于ARM状态下的R14。

─ Thumb状态下的程序计数器对应于ARM状态下R15

以上的对应关系如图2.5所示：

访问THUMB状态下的高位寄存器（Hi-registers）：

在Thumb状态下，高位寄存器R8～R15并不是标准寄存器集的一部分，但可使用汇编语言程序受限制的访问这些寄存器，将其用作快速的暂存器。使用带特殊变量的MOV指令，数据可以在低位寄存器和高位寄存器之间进行传送；高位寄存器的值可以使用CMP和ADD指令进行比较或加上低位寄存器中的值。

2.5.3程序状态寄存器

ARM体系结构包含一个当前程序状态寄存器（CPSR）和五个备份的程序状态寄存器（SPSRs）。备份的程序状态寄存器用来进行异常处理，其功能包括：

─保存ALU中的当前操作信息

─控制允许和禁止中断

─设置处理器的运行模式

程序状态寄存器的每一位的安排如图2.6所示：

条件码标志（Condition Code Flags）

N、Z、C、V均为条件码标志位。它们的内容可被算术或逻辑运算的结果所改变，并且可以决定某条指令是否被执行。

在ARM状态下，绝大多数的指令都是有条件执行的。

在Thumb状态下，仅有分支指令是有条件执行的。

条件码标志各位的具体含义如表2-1所示：

表2-1条件码标志的具体含义

控制位

PSR的低8位（包括I、F、T和M[4：0]）称为控制位，当发生异常时这些位可以被改变。如果处理器运行特权模式，这些位也可以由程序修改。

─中断禁止位I、F：

I=1禁止IRQ中断;

F=1禁止FIQ中断。

─ T标志位：该位反映处理器的运行状态。

对于ARM体系结构v5及以上的版本的T系列处理器，当该位为1时，程序运行于Thumb状态，否则运行于ARM状态。

对于ARM体系结构v5及以上的版本的非T系列处理器，当该位为1时，执行下一条指令以引起为定义的指令异常；当该位为0时，表示运行于ARM状态。

─运行模式位M[4：0]：M0、M1、M2、M3、M4是模式位。这些位决定了处理器的运行模式。具体含义如表2-2所示：

表2-2运行模式位M[4：0]的具体含义

由表2-2可知，并不是所有的运行模式位的组合都是有效地，其他的组合结果会导致处理器进入一个不可恢复的状态。

保留位

PSR中的其余位为保留位，当改变PSR中的条件码标志位或者控制位时，保留位不要被改变，在程序中也不要使用保留位来存储数据。保留位将用于ARM版本的扩展。

2.6 异常（Exceptions）

当正常的程序执行流程发生暂时的停止时，称之为异常，例如处理一个外部的中断请求。在处理异常之前，当前处理器的状态必须保留，这样当异常处理完成之后，当前程序可以继续执行。处理器允许多个异常同时发生，它们将会按固定的优先级进行处理。

ARM体系结构中的异常，与8位/16位体系结构的中断有很大的相似之处，但异常与中断的概念并不完全等同。

2.6.1 ARM体系结构所支持的异常类型

ARM体系结构所支持的异常及具体含义如表2-3所示。

表2-3 ARM体系结构所支持的异常