arm的状态寄存器

一、arm 的 PSRs

arm 中有很多程序状态寄存器（Program Status Registers，PSRs）用于存储处理器的状态信息，包括 CPSR\SPSR\FPSR\APSR 等：

• CPSR（Current Program Status Register）：当前程序状态寄存器，用于存储当前程序的状态信息，包括处理器模式、条件码、中断使能状态等。
• SPSR（Saved Program Status Register）：保存程序状态寄存器，用于保存异常处理程序执行前的状态，以确保异常处理程序执行完毕后能够正确地返回到原来的程序状态。每个异常模式都有对应的 SPSR。
• APSR（Application Program Status Register）：应用程序状态寄存器，用于存储特定于应用程序的状态信息。在 ARMv7-M 架构中，APSR 包含了条件码和标志位。

二、CPSR

The Current Program Status Register (CPSR)，当前程序状态寄存器，寄存器格式如下：

存储了以下处理器状态和控制信息：

• APSR（N Z C V Q GE），存储特定于应用程序的状态信息，在下面 APSR 中详细介绍；
• 程序指令集信息，bit24 J 和 bit5 T 的不同组合，区分 ARM\Thumb\Jazelle\ThumbEE 不同的指令集；
• IT 保存了 Thumb 的 IT 指令的 If-Then 执行状态；
• E 保存了大小端信息；
• M 保存了 ARM 的处理器模式（usr\fiq\irq\svc\mon\abt\hyp\und\sys）；
• A I F （Abort\IRQ\FIQ）是中断和异常的使能 bit 位；

2.1 CPSR_cxsf

为了防止在某些操作 CPSR 寄存器的场景中，误操作其它 bit 位，CPSR（PSRs，其它状态寄存器也都具备这个功能）有 c x s f 几个不同的字段指代不同的 bit 位。

• c：control 字段，PSR[7:0] bit 位；
• x：extension 字段，PSR[15:8] bit 位；
• s：status 字段，PSR[23:16] bit 位；
• f：flag 字段，PSR[31:24] bit 位；

cxsf 字段可以任意单个或多个组合，例如 CPSR_c 指代只操作 CPSR 的低 8bit 位、CPSR_xs 指代只操作 CPSR 的[23:8] bit 位。

三、SPSR

The Saved Program Status Registers (SPSRs)，程序状态保存寄存器，每个异常模式都有对应的 SPSR，是各个异常模式下 CPSR 的拷贝。

• 当进入某个异常，CPSR 会被拷贝到这个异常状态下的 SPSR 中；
• 当异常处理完成后，为了恢复导致回去的程序状态，将 SPSR restore 到 CPSR;

总的来说，CPSR 用于存储当前程序的状态，而 SPSR 则用于保存异常处理程序执行前的状态，以确保异常处理程序执行完毕后能够正确地返回到原来的程序状态。SPSR 在异常处理过程中起到了保护和恢复程序状态的作用。

四、APSR

The Application Program Status Register (APSR)，在 ARMv7-A，是 application level view 下的 CPSR，包含以下 bit 位：

• N（Negative）：该位表示最近一条指令的运算结果是否为负数。当运算结果为负数时，N 位被设置为 1；否则，N 位被清零。
• Z（Zero）：该位表示最近一条指令的运算结果是否为零。当运算结果为零时，Z 位被设置为 1；否则，Z 位被清零。
• C（Carry）：该位用于处理无符号数运算中的进位。当运算产生了进位时，C 位被设置为 1；否则，C 位被清零。
• V（Overflow）：该位用于处理带符号数运算中的溢出。当运算结果超出了有符号数的表示范围时，V 位被设置为 1；否则，V 位被清零。
• Q（Sticky Overflow）：该位用于处理 SIMD（Single Instruction, Multiple Data）指令中的溢出情况。Q 位是一个粘性位，当 V 位被设置时，Q 位也会被设置，直到被显式清除。
• GE（ The Greater than or Equal flags）：意为大于等于，用于控制条件分支指令的执行。