arm编程模型包含多少寄存器

ARM编程模型-寄存器介绍

ARM是一种处理器架构，其由ARM Holdings开发并维护，广泛应用于移动设备、嵌入式系统和微控制器等场合。ARM架构采用了RISC（精简指令集计算机）设计理念，意味着ARM的指令集较小，且程序只需要简单指令就可以完成复杂任务的执行。ARM在取证来快速指令执行方面表现出色，部分原因在于其最基本的编程模型是寄存器的银子。在本文中，我们将介绍ARM架构中包含多少寄存器，以及这些寄存器的功能。

ARM编程模型-寄存器的数量

ARMv7-A架构的处理器中，有16个32位通用寄存器，其中R0 ~ R12是用于通用计算目的的。R13用于指向栈顶指针（SP），R14保存子程序返回地址（LR），R15用于程序计数器（PC），指向下一条将要执行的指令地址。除此之外，还有两个受保护的状态寄存器CSPR和SPSR。还有一些特殊寄存器，如APSR、IPC、TCP等。其中，CPSR可以通过mrs或msr指令读取或设置，而SPSR则只能通过复值或通过中断跳转到子程序时自动保存。ARMv8-A中扩大了原有的架构，增加了新的高级操作和指令，同时将寄存器数增加到31个，提供64位寄存器Xd、Q、Dn等。ARMv8架构中，标准状态寄存器是64位，可访问EL0（用户态）到EL3（监管态）中执行的所有软件。这些寄存器的数量给程序员带来了更高的自由度和弹性，使得程序的开发更为简单，同时也带来了编程效率的提高以及体现单周期指令运算速度之快的优势。

ARM编程模型-寄存器的功能

寄存器是ARM系统中最基本的存储器件。ARM的一个核心思想是通过提供多种寄存器来支持多发执行和高效的上下文切换， 实现流水线管道功能。其中通用寄存器主要用于保存中间结果，并作为指令操作数的存储区。状态寄存器用于记录处理器的当前状态信息。其中CPSR在处理器执行指令时重要，它包含四个条件比较标志（N，Z，C，V ）以及区分（IRQ / FIQ）模式的位。CPSR还包含指令集状态标志（TS / IT）和执行状态标志。特殊寄存器用于控制处理器运行特殊的功能或处理器工作模式。如IPC是指令预处理器控制寄存器，用于ARMv7中的指令预处理器与ARMv8中的分支预测。TCP_FP是控制浮点指令执行模式的寄存器。FPSCR（浮点状态和控制寄存器）为浮点引擎提供状态和控制信息。这些寄存器的数量和功能，为程序员提供了处理器的信息，提高了编程效率。同时也体现了ARM处理器在多线程、大规模数据量的处理和高效能等方面的优越性。

结论

ARM是一个功能强大的处理器，支持较小的指令集和良好的上下文切换能力。寄存器是ARM处理器架构中最基本的存储器件，ARMv7-A架构中包含16个32位通用寄存器、3个状态寄存器和一些特数字寄存器。 ARMv8-A架构中，增加了新的高级操作和指令，同时将寄存器数增加到31个，提供64位寄存器Xd、Q、Dn等。这些寄存器的数量，不仅给程序员带来了更高的自由度和弹性，同时也带来了编程效率的提高以及反映ARM单周期指令运算速度之快的优势。因此，在ARM编程中，选择合适的寄存器及其正确的使用方法，将可以大大提高编程效率和程序的高效运行。