1.1 ARM CPU暫存器

ARM的彙編程式設計，本質上就是針對CPU暫存器的程式設計，所以要搞清楚ARM有哪些暫存器；ARM暫存器分為兩類：普通暫存器和狀態暫存器；普通暫存器一共有16個，分別為R0——R15，狀態暫存器有2個，分別為CPSR和SPSR。

R15別名PC（program Counter），中文稱程式計數器，它的值是當前正在執行的指令在記憶體中的位置，而當指令執行結束後，CPU硬體會自動將PC值加1，使PC指向下一條即將執行的指令，因此，當對PC暫存器賦值時，也就相當於完成了一次無條件跳轉；

R14別名LR（Linked Register），中文稱為連結暫存器，用於存放子程式的返回地址，與子程式呼叫密切相關，下面用例子說明LR如何被使用

彙編器會將例子中的第4行編譯為指令：BL addsub，將11行編譯為：MOV pc，lr；其中，BL addsub會完成兩件事：

1）將子程式的返回地址（也就是第5行程式碼在記憶體中的位置）儲存到暫存器LR中；

2）跳轉到子程式addsub的第一條指令處，完成了子程式的呼叫；

而指令MOV pc, lr 則將儲存在LR中的返回地址賦給PC，這樣就完成了從子程式的返回。

如果我們呼叫的子程式又呼叫了孫子程式，該怎麼辦？如果我們寫的是C程式，就完全不用管，因為編譯器為我們提供了方案：編譯器會在孫子程式的入口處增加入棧操作，將LR的值入棧，然後在孫子程式的返回處增加出棧操作，將LR的值恢復；如果編寫彙編程式，一定要在子程式的入口處儲存LR暫存器的值。

R 13 別名SP（stack pointer），中文名稱棧指標暫存器，它是用來存放堆疊的棧頂地址的，也就是說，每次進行出棧和入棧的時候，都將根據該暫存器的值來決定訪問記憶體的位置。32位ARM指令集中沒有專門的入棧和出棧指令，所以並不是一定要用SP來作為棧指標暫存器，除了PC外，任何了普通暫存器都可以作為棧指標暫存器，只不過約定俗成都是用SP罷了。

R0——R12是普通暫存器，可以用於任何地方。

狀態暫存器CPSR（Current Program Status Register）中文名稱 當前程式狀態暫存器，也就是說它是用於儲存程式的當前狀態的，如下圖

1）條件程式碼標誌位，它們是ARM指令條件執行的依據

①  N：運算結果的最高位反映在該標誌位：對於有符號二進位制補碼，結果<0,N =1；結果>=0, N  = 0;

②  Z：指令結果為0時，Z =1,（通常表示結果“相等”），否則 Z = 0；

③  C：當進行加法運算並且最高位產生進位時C=1，否則，C =0；減法產生借位C=0，否則C=1；移位操作C表示從最高位最後移出的值，其他指令C通常不變

④  V：當進行加減法運算，並且發生有符號溢位時 V =1，否則 V =0

2）控制位，它們將控制CPU是否響應中斷

I：中斷禁止位，當I位為1時，IRQ中斷被禁止

F：快中斷禁止位，當F為1時，FIQ中斷被禁止

T：反映了CPU當前狀態，當T為1時，處理器執行在Thumb狀態下，當T為0時，執行在ARM狀態

3）模式位，包括M4，M3，M2， M1，M0，這些位決定了處理器的模式，總共有7種模式：使用者、快中斷、中斷、管理、中止、未定義、系統

SPSR（Saved Program Status Register）中文名稱：儲存的程式狀態暫存器，該暫存器的結構和CPSR完全一樣，在異常發生時，由硬體自動將異常前的CPSR的值存放到SPSR中，以便將來在異常處理結束後，程式能恢復原來CPSR的值

1.2 流水線對PC的值的影響

從圖中可以看出CPU內部主要有3部分：指令暫存器、指令譯碼器、指令執行單元（包括ＡＬＵ和通用暫存器組）。ＣＰＵ在執行一條指令的時候，主要有３個步驟：取指（將指令從記憶體或指令ｃａｃｈｅ中取入指令暫存器），譯碼（指令譯碼器對指令暫存器的指令進行譯碼操作，從而辨識出該指令時要執行ａｄｄ還是ｓｕｂ，或是其他操作，從而產生各種時序控制訊號），執行（指令執行單元根據譯碼的結果進行運算並儲存結果）。CPU序列執行程式會特別慢，因為執行指令的3個步驟佔用的CPU硬體完全不同，所以，在對第一條指令進行取指操作的時候，同時可以對第二條指令進行譯碼操作，對第三條指令進行執行操作，這種並行執行指令的方式稱作流水線操作。PC總是指向“正在取指”的指令，而不是指向“正在執行”的指令或正在“譯碼”的指令。一般來說，人們習慣性約定將“正在執行的指令作為參考點”，稱之為當前第一條指令，因此PC總是指向第三條指令。當ARM狀態時，每條指令為4位元組長，所以PC始終指向該指令地址加8位元組的地址，即：PC值=當前程式執行位置+8;