【ARM】——当前程序状态寄存器 CPSR

CPSR

Current Program Status Register 即 CPSR,当前程序状态寄存器,可以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。

SPSR

除了 usr 和 sys 模式外,每一种处理器模式下都有一个专用的物理寄存器,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。在异常中断程序退出时,可以用 SPSR 中保存的值来恢复 CPSR。

由于用户模式和系统模式不是异常中断模式,所以他们没有 SPSR。当在用户模式或系统模式中访问 SPSR,将会产生不可预知的结果

SPSR

Usr 模式下有一个受限的 APSR(application program status register) 寄存器用来简单的代替 CPSR
应用程序必须使用APSR来访问CPSR中可以在非特权模式下更改的部分。可访问的位包括:N Z C V Q 和 GE[3:0]。也就是说在 usr 模式下只能访问这些位。

CPSR 各个位含义

在这里插入图片描述
需要注意的是,

  • User 模式下,不能操作 bit[4:0],即不能切换处理器模式

  • User 模式下,不能操作 A,I 和 F 位
    在这里插入图片描述

  • N
    ALU 计算单元结果是否为负数

    • N = 1 表示运算的结果为负数
    • N = 0 表示运算的结果为正数
  • Z
    ALU 计算单元的结果是否为 0

    • Z = 1 表示运算的结果为 0
    • Z = 0 表示运算的结果不为 0
  • C
    ALU 计算单元的结果是否有进位或借位

    • 运算器进行加法运算
      进位自动置 1
      否则为 0
    • 运算器进行减法运算
      借位自动置 0
      否则为 1
  • V
    ALU 运算单元计算结果是否溢出
    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表示符号位溢出;通常其他指令不影响V位

  • IT[7:0]

    • IT[7:5]:指示条件执行的条件码。这3个bit用于表示先前指令的条件码,决定是否执行下一条指令。
    • IT[4:0]:指示条件执行的操作数量。这5个bit用于表示条件执行期间的操作数量。
  • J
    用于指示当前处理器是否处于Java执行状态

    • J = 0,表示处理器处于非Java执行状态。

    • J = 1,表示处理器处于Java执行状态。

      Java状态位主要用于ARM架构中支持Java虚拟机(JVM)的处理器。当处理器处于Java执行状态时,它会根据Java虚拟机的需求进行相应的优化和处理。Java状态位的具体使用和影响会根据具体的处理
      需要注意的是,Java状态位在现代ARM架构中已经不再被广泛使用,因为ARM处理器已经有更高效的方式来支持Java虚拟机。因此,在一些较新的ARM处理器中,J位可能没有具体的功能或被保留为未来的扩展使用

  • GE[3:0]
    被一些 SIMD(single instruction multi data 单指令多数据) 指令使用

    • GE[3]:指示饱和标志的第4位。
    • GE[2]:指示饱和标志的第3位。
    • GE[1]:指示饱和标志的第2位。
    • GE[0]:指示饱和标志的第1位。
      饱和标志主要用于指示算术运算的结果是否饱和。在一些特定的 SIMD 指令中,当运算结果超过了指定的范围时,会将结果饱和到最大或最小的可表示值,并将相应的饱和标志设置为1。通过检查饱和标志,可以判断运算结果是否发生。
  • E
    控制 load/store 的字节序

    • E = 1 大端模式
    • E = 0 小端模式
  • A
    禁止异步中止
    User 模式下,不能操作 A

    • A = 1 禁止异步中止
    • A = 0 允许异步中止
      异步中止是一种处理器中断机制,用于处理由于内存访问错误或其他异常情况引起的中止。通过设置或清除bit8,可以控制处理器是否响应异步中止。
  • I
    User 模式下,不能操作 I
    禁止 IRQ 中断

    • I = 0 使能 IRQ 中断
    • I = 1 禁止 IRQ 中断
  • F
    User 模式下,不能操作 F
    禁止 FIQ 中断

    • F = 0 使能 FIQ 中断
    • F = 1 禁止 FIQ 中断
  • T
    指示处理器是否处于 Thumb 状态

    • T = 0 表示 ARM 指令
    • T = 1 表示 Thumb 指令
  • M[4:0]
    User 模式下,不能操作 bit[4:0],即不能切换处理器模式
    更常见的情况是,处理器因异常事件而自动改变模式。
    处理器模式
    在这里插入图片描述

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