详解ARM工作模式、指令差异与寄存器用途

本文档是对Arm架构基础知识的全面总结，适合初学者参考。首先，Arm工作模式分为七种：用户模式（User），用于普通程序执行，没有权限访问系统资源；系统模式（System），特权模式，执行具有特权操作的系统任务，适用于ARMV4及以上架构；管理模式（Supervisor），也称为 SVC 管理模式，用于保护系统并处理某些系统级任务；中止模式（Abort），处理异常情况；未定义模式（Undefined），发生非法指令时进入；中断模式（Interrupt），支持硬件协处理器和软件仿真；快速中断模式（Fast Interrupt），用于快速处理中断。这些模式可通过CPSR寄存器进行切换。 其次，Arm指令与Thumb指令是两种不同长度的指令集。Arm指令通常为32位，功能更加强大，支持条件执行，而Thumb指令则是16位，功能相对简单，只有少部分指令支持条件执行，如跳转指令。 关于寄存器，R13（堆栈指针，Stack Pointer，SP）在函数调用和返回时管理内存栈，R14（链接寄存器，Link Register，LR）用于存储返回地址，确保子程序调用后能正确返回原位置；R15（程序计数器，Program Counter，PC）则指示下一条将要执行的指令地址，控制程序流程。 最后，CPSR寄存器是控制和状态寄存器，其中NZCVQTAIFM[4:0]的每一位都有特定含义。N表示计算结果是否为负，Z代表零检测，C/V用于条件转移，Q表示奇偶校验，T/A表示 Thumb 指令标志，I表示中断允许，F表示当前指令执行结果的溢出，M[4:0]则是用于保存状态和控制位。理解这些标志对于正确理解和控制程序执行至关重要。 通过本文档，读者可以系统地了解Arm架构的基础知识，包括工作模式、指令集差异、寄存器功能以及CPSR的重要作用，这对于深入学习和开发Arm平台的程序具有很大的帮助。