汇编语言中的CPSR 和 SPSR

来源:互联网 发布:nginx下载 linux 编辑:程序博客网 时间:2024/05/20 06:26

CPSR:程序状态寄存器(current program status register) ,cpsr在用户级编程时用于存储条件码。CPSR包含条件码标志,中断禁止位,当前处理器模式以及其他状态和控制信息。

  SPSR:程序状态保存寄存器。SPSR用于保存CPSR的状态,以便异常返回后恢复异常发生时的工作状态。

CPSR(当前程序状态寄存器)在任何处理器模式下被访问。它包含了条件标志位、中断禁止位、当前处理器模式标志以及其他的一些控制和状态位每一种处理器模式下都有一个专用的物理状态寄存器,称为SPSR(备份程序状态寄存器)。当特定的异常中断发生时,这个寄存器用于存放当前程序状态寄存器的内容。在异常中断退出时,可以用SPSR来恢复CPSR。由于用户模式和系统模式不是异常中断模式,所以他没有SPSR。当用户在用户模式或系统模式访问SPSR,将产生不可预知的后果。 

CPSR格式如下所示。SPSR和CPSR格式相同。 
31 30 29 28  27       26      7  6  5   4    3   2    1    0 
 N   Z   C   V   Q  DNM(RAZ) I   F  T  M4 M3 M2 M1 M0 


***条件标志位*** 
N——本位设置成当前指令运算结果的bit[31]的值。当两个表示的有符号整数运算时,n=1表示运算结果为负数,n=0表示结果为正书或零。 

z——z=1表示运算的结果为零;z=0表示运算的结果不为零对于CMP指令,Z=1表示进行比较的两个数大小相等。 

C——下面分四种情况讨论C的设置方法: 
加法指令中(包括比较指令CMP),当结果产生了进位,则C=1,表示无符号运算发生上溢出其他情况C=0。 
减法指令中(包括减法指令CMP),当运算中发生错位,则C=0,表示无符号运算数发生下溢出;其他情况下C=1。 
对于包含移位操作的非加减运算指令,C中包含最后一次溢出的的位的数值
对于其他非加减运算指令,C位的值通常不受影响。

V——对于加减运算指令,当操作数和运算结果为二进制的补码表示的带符号数时,V=1表示符号为溢出;通常其他指令不影响V位。 

***Q标识位*** 
在ARM V5的E系列处理器中,CPSR的bit[27]称为q标识位,主要用于指示增强的dsp指令是否发生了溢出。同样的spsr的bit[27]位也称为q标识位,用于在异常中断发生时保存和恢复CPSR中的Q标识位。 
在ARM V5以前的版本及ARM V5的非E系列的处理器中,Q标识位没有被定义。 



***CPSR中的控制位*** 
CPSR的低八位I、F、T、M[4:0]统称为控制位。当异常中断发生时这些位发生变化特权级的处理器模式,软件可以修改这些控制位。 

**中断禁止位:当I=1时禁止IRQ中断,当F=1时禁止FIQ中断 

**T控制位:T控制位用于控制指令执行的状态,即说明本指令是ARM指令还是Thumb指令。对于ARM V4以更高版本的T系列ARM处理器,T控制位含义如下: 
T=0表示执行ARM指令 
T=1表示执行Thumb指令 
对于ARM V5以及更高版本的非T系列处理器,T控制位的含义如下 
T=0表示执行ARM指令 
T=1表示强制下一条执行的指令产生未定指令中断 


***M控制位*** 
M控制位控制处理器模式,具体含义如下:

M[4:0] 处理器模式 可访问的寄存器 
ob10000 user pc,r14~r0,CPSR 
0b10001 FIQ PC,R14_FIQ-R8_FIQ,R7~R0,CPSR,SPSR_FIQ 
0b10010 IRQ PC,R14_IRQ-R13_IRQ,R12~R0,CPSR,SPSR_IRQ 
0B10011 SUPERVISOR PC,R14_SVC-R13_SVC,R12~R0,CPSR,SPSR_SVC 
0b10111 ABORT PC,R14_ABT-R13_ABT,R12~R0,CPSR,SPSR_ABT 
0b11011 UNDEFINEED PC,R14_UND-R8_UND,R12~R0,CPSR,SPSR_UND 
0b11111 SYSTEM PC,R14-R0,CPSR(ARM V4以及更高版本) 

***CPSR中的其他位*** 
这些位用于将来扩展。应用软件不要操作这些位。

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(CPSR,SPSR)访问指令

ARM 微处理器支持程序状态寄存器访问指令,用于在程序状态寄存器和通用寄存器之间传送数据,程序状态寄存器访问指令包括以下两条:
MRS程序状态寄存器到通用寄存器的数据传送指令
MSR通用寄存器到程序状态寄存器的数据传送指令

1、 MRS 指令
MRS 指令的格式为:MRS{条件} 通用寄存器,程序状态寄存器(CPSR 或SPSR)
MRS 指令用于将程序状态寄存器的内容传送到通用寄存器中。该指令一般用在以下几种情况:
- 当需要改变程序状态寄存器的内容时,可用MRS 将程序状态寄存器的内容读入通用寄存器,修改后再写回程序状态寄存器。
- 当在异常处理或进程切换时,需要保存程序状态寄存器的值,可先用该指令读出程序状态寄存器的值,然后保存。

指令示例:
MRS R0,CPSR ;传送CPSR 的内容到R0
MRS R0,SPSR ;传送SPSR 的内容到R0

2、 MSR 指令
MSR 指令的格式为:MSR{条件} 程序状态寄存器(CPSR 或SPSR)_<域>,操作数
MSR 指令用于将操作数的内容传送到程序状态寄存器的特定域中。其中,操作数可以为通用寄存器或立即数。<域>用于设置程序状态寄存器中需要操作的位,32 位的程序状态寄存器可分为4 个域:
位[31:24]为条件标志位域,用f 表示;
位[23:16]为状态位域,用s 表示;
位[15:8]为扩展位域,用x 表示;
位[7:0]为控制位域,用c 表示;
该指令通常用于恢复或改变程序状态寄存器的内容,在使用时,一般要在MSR 指令中指明将要操作的域。

指令示例:
MSR CPSR,R0 ;传送R0 的内容到CPSR
MSR SPSR,R0 ;传送R0 的内容到SPSR
MSR CPSR_c,R0 ;传送R0 的内容到SPSR,但仅仅修改CPSR 中的控制位域

/**************************************************************/

1  状态寄存器传送至通用寄存器类指令
功能:将状态寄存器的内容传送至通用寄存器。

格式:
MRS{<条件码>}Rd,CPSR}SPSR
其中:
Rd      目标寄存器,Rd不允许R15。
R=0     将CPSR中的内容传送目的寄存器。
R=1     将SPSR中的内容传送至目的寄存器。

注释:
MRS与MSR配合使用,作为更新PSR的读-修改-写序列的一部分。例如:改变处理器或清除标志Q。注意:当处理器在用户模式或系统模式下,一定不能试图访问SPSR这条指令,不影响条件码标志。
例:
MRS   R0,CRSR              ;将CPSR中的内容传送至R0
MRS   R3,SPSR              ;将SPSR中的内容传送至R3

2 .通用寄存器传送至状态寄存器传送指令
功能:将通用寄存器的内容传送至状态寄存器.

格式:
MSR{<条件码>CPSR_f|SPSR_f,<#ommed_8r>
MSR{<条件码>CPSR_<field>|SPSR_<field>,Rm
其中:
<field>字段可以是以下之一或多种:
C:控制域屏蔽字段(PSR中的第0位到第7位);
X:扩展域屏蔽字段(PSR中的第8位到第15位);
S:状态域屏蔽字段(PSR中的第16位到第32位);
F:标志域屏蔽字段(PSR中的第24位到第31位)。
immed_8r  值数字常量的表达式。常量必须对应8位位图。该位图在32位字中循环移位偶数数位。
Rm        源寄存器。

注释:
同前一条指令(MRS)。
例1:设置N、Z、C、V标志。
MSR    CPSR_f,#&f0000000            ;仅高位有效,其他必须为0
例2:
仅置位C标志,保留N、Z、V标志。
MRS    R0,CPSR                    ;将CPSR中的内容传送至R0
ORR    R0,R0,#&1f                ;置位R0的第29位
MSR    CPSR_c,R0                   ;再将R0中的内容传送至CPSR

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