ARM的2种工作状态，7种工作模式和37个寄存器

1、ARM状态：32位，ARM状态执行字对齐的32位ARM指令。

2、Thumb状态，16位，执行半字对齐的16位

注：1、ARM和Thumb两种状态之间的切换不影响处理器的工作模式和寄存器的内容。

2、ARM处理器在处理异常时，不过处理器处于什么状态，则都将切换到ARM状态。

二、ARM处理器的7种模式：

CPSR(当前程序状态寄存器)的低5位用于定义当前操作模式，如图示：

1、用户模式（User,usr）

说明：正常程序执行的模式

2、系统模式（System,sys）

说明：用户模式与系统模式两者使用相同的寄存器，都没有SPSR（Saved Program Statement Register，已保存程序状态寄存器），但系统模式比用户模式有更高的权限。3、快中断模式（Fast Interrupt Request，FIR）

4、一般中断模式（IRQ，Interrupt ReQuest）

5、管理模式（Supervisor，SVC）

说明：系统复位或开机时则进入到SVC模式下

6、中止（abort）

说明：当遇到软中断（SWI，Software Interrupt）时，也将进入到SVC模式下

7、未定义（undefine）

说明：用于支持通过软件方针硬件的协处理器

说明：1、用户模式外，其它6种模式称为特权模式。所谓特权模式，即具有如下权利：a.MRS（把状态寄存器的内容放到通用寄存器）；b.MSR（把通用寄存器的内容放到状态寄存器中）。由于状态寄存器中的内容不能够改变，因此要先把内容复制到通用寄存器中，然后修改通用寄存器中的内容，再把通用寄存器中的内容复制给状态寄存器中即可完成“修改状态寄存器”的任务。

2、剩下的六种模式中除去系统模式外，统称为异常模式。

三、ARM指令中有37个寄存器，有31个通用寄存器和6个状态寄存器。

原因：ARM处理器共有37个寄存器，其中包括：31个通用寄存器，包括程序计数器(PC)在内，这些寄存器都是32位寄存器，以及6个32位状态寄存器。但目前只使用了其中12位。ARM处理器共有7种不同的处理器模式，在每一种处理器模式中有一组相应的寄存器组。任意时刻(也就是任意的处理器模式下)，可见的寄存器包括15个通用寄存器(R0～R14)、一个或两个状态寄存器及程序计数器(PC)。在所有的寄存器中，有些是各模式共用的同一个物理寄存器；有一些寄存器是各模式自己拥有的独立的物理寄存器。 系统模式和用户模式共享相同的寄存器。用户、系统模式没有“保存的程序状态寄存器（SPSR）”，而其他5种模式分别有一个对应的“保存的状态寄存器（SPSR）”，即共五个SPSR，七个模式共用一个“当时程序状态寄存器（CPSR）”，即共六个状态寄存器，还有31个通用寄存器。

3.1 ARM工作状态下的寄存器组织
通用寄存器：
通用寄存器包括R0～R15，可以分为三类：
─ 未分组寄存器R0～R7
─ 分组寄存器R8～R14
─ 程序计数器PC(R15)
未分组寄存器R0～R7：
在所有的运行模式下，未分组寄存器都指向同一个物理寄存器，他们未被系统用作特殊的用途，因此，在中断或异常处理进行运行模式转换时，由于不同的处理器运行模式均使用相同的物理寄存器，可能会造成寄存器中数据的破坏，这一点在进行程序设计时应引起注意。
分组寄存器R8～R14
对于分组寄存器，他们每一次所访问的物理寄存器与处理器当前的运行模式有关。
对于R8～R12来说，每个寄存器对应两个不同的物理寄存器，当使用fiq模式时，访问寄存器R8_fiq～R12_fiq；当使用除fiq模式以外的其他模式时，访问寄存器R8_usr～R12_usr。
对于R13、R14来说，每个寄存器对应6个不同的物理寄存器，其中的一个是用户模式与系统模式共用，另外5个物理寄存器对应于其他5种不同的运行模式。
采用以下的记号来区分不同的物理寄存器：
R13_
R14_
其中，mode为以下几种模式之一：usr、fiq、irq、svc、abt、und。
寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针，但这只是一种习惯用法，用户也可使用其他的寄存器作为堆栈指针。而在Thumb指令集中，某些指令强制性的要求使用R13作为堆栈指针。
由于处理器的每种运行模式均有自己独立的物理寄存器R13，在用户应用程序的初始化部分，一般都要初始化每种模式下的R13，使其指向该运行模式的栈空 间，这样，当程序的运行进入异常模式时，可以将需要保护的寄存器放入R13所指向的堆栈，而当程序从异常模式返回时，则从对应的堆栈中恢复，采用这种方式 可以保证异常发生后程序的正常执行。
R14也称作子程序连接寄存器（Subroutine Link Register）或连接寄存器LR。当执行BL子程序调用指令时，R14中得到R15（程序计数器PC）的备份。其他情况下，R14用作通用寄存器。与 之类似，当发生中断或异常时，对应的分组寄存器R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt和R14_und用来保存R15的返回 值。
寄存器R14常用在如下的情况：
在每一种运行模式下，都可用R14保存子程序的返回地址，当用BL或BLX指令调用子程序时，将PC的当前值拷贝给R14，执行完子程序后，又将R14的值拷贝回PC，即可完成子程序的调用返回。以上的描述可用指令完成：
1、执行以下任意一条指令：
MOV PC，LR
BX LR
2、在子程序入口处使用以下指令将R14存入堆栈：
STMFD SP！,{,LR}
对应的，使用以下指令可以完成子程序返回：
LDMFD SP！,{,PC}
R14也可作为通用寄存器。
程序计数器PC(R15)
寄存器R15用作程序计数器（PC）。在ARM状态下，位[1:0]为0，位[31:2]用于保存PC；在Thumb状态下，位[0]为0，位 [31:1]用于保存PC；虽然可以用作通用寄存器，但是有一些指令在使用R15时有一些特殊限制，若不注意，执行的结果将是不可预料的。在ARM状态 下，PC的0和1位是0，在Thumb状态下，PC的0位是0。
R15虽然也可用作通用寄存器，但一般不这么使用，因为对R15的使用有一些特殊的限制，当违反了这些限制时，程序的执行结果是未知的。
由于ARM体系结构采用了多级流水线技术，对于ARM指令集而言，PC总是指向当前指令的下两条指令的地址，即PC的值为当前指令的地址值加8个字节。