S3C44B0XCPU内部寄存器详解

S3C44B0X微处理器共有37个32位寄存器，其中，31个是通用寄存器，6个是状态寄存器。这37个寄存器不能同时全部访问，处理器的操作状态和工作模式决定用户可以访问哪些寄存器。

1.ARM状态下的寄存器组

在ARM状态下，通用寄存器R0～R14、程序计数器PC（Program Counter）、一个或两个状态寄存器在任何时候都可以访问。图2-20给出了ARM状态下每一种工作模式可用的寄存器，有◣符号的称为分组寄存器。寄存器组共有16个可直接存取的寄存器R0～R15（其中未分组寄存器为R0～R7、分组寄存器为R8～R14、程序计数器PC（R15）和程序状态寄存器CPSR（Current Program Status Register）（R16）。图2-20给出了每一种方式可用的寄存器，带有◣符号的称为分组寄存器。

图2-20中，在不同工作模式下处理器使用的寄存器有所不同，但R15都为PC，CPSR都为状态寄存器，R0～R7为公用的通用寄存器，仅R8～R14和状态寄存器在不同工作模式下有所不同。

（1）通用寄存器

S3C44B0X有31个通用寄存器，不分组的是R0～R7，分组的是R8～R14。对于分组寄存器，每一次访问时对应的物理寄存器与处理器当前的工作模式有关，同一个名称的寄存器在不同工作模式下对应不同的物理寄存器。

在快速中断模式下，R8～R12的模式标识为fiq，表明是快速中断模式，与其他模式地址重叠，共2组10个寄存器；R13～R14习惯用作堆栈指针（Stack Pointer，SP）和程序链接寄存器（Link Register，LR）；加上作为PC的R15，通用寄存器共31个。

（2）状态寄存器

S3C44B0X共有6个状态寄存器，表明CPU工作状态及程序运行状态，均为32位，除了共用的CPSR外还有分组的CPSR（5组共5个），程序状态寄存器的格式如图2-21所示，包括4个条件码标志（N、Z、C、V）、Q标志和8个控制位（I、F、T、M4～M0）。

图2-20 ARM状态下的寄存器组

图2-21 程序状态寄存器格式

N、Z、C、V是条件码标志，N为符号标志，N=1表示负数，N=0表示正数；Z为全0标志，运算结果为0则Z=1；C为借位标志，有进位或借位则C=1；V为溢出标志，溢出则V=1，否则V=0；Q标志为增强的DSP运算指令中是否出现溢出或饱和标志，溢出或饱和则Q=1，否则Q=0。

程序状态寄存器的最低8位为控制位，其中I和F是中断禁止位，I=0允许IRQ中断，F=0允许FIQ中断，T=1执行Thumb指令，否则执行ARM指令，M4～M0为模式选择位，决定处理器的工作模式。

2.Thumb状态下的寄存器组

Thumb状态下的寄存器组是ARM状态寄存器组的子集，Thumb状态下的寄存器组如图2-22所示。

在Thumb状态下，可以存取8个通用寄存器R7～R0、PC、SP、LR和CPSR。而高位寄存器R12～R8并不是标准寄存器集的一部分，表中未列入，但可使用汇编语言程序受限制地访问，将其用作快速暂存器。

图2-22 Thumb状态下的寄存器组

3.ARM状态下与Thumb状态下的寄存器对应关系

ARM与Thumb状态下的寄存器对应关系如图2-23所示。

图2-23 ARM与Thumb状态下的寄存器对应关系(www.xing528.com)

图中，通用寄存器R7～R0、CPSR和SPSR在两种状态下相同；Thumb状态下的SP对应于ARM状态下的R13；Thumb状态下的LR对应于ARM状态下的R14；Thumb状态下的PC对应于ARM状态下的PC（R15）。

习题

2-1 8086 CPU由哪两部分组成？每个部分的功能和特点分别是什么？

2-2 8086 CPU中有几个通用寄存器，有几个变址寄存器，有几个地址指针寄存器？它们中通常哪几个寄存器可作为地址寄存器使用？

2-3 简述最小模式和最大模式的含义及区别。

2-4 8086 CPU与8088 CPU的主要区别是什么？

2-5 8086 CPU地址线有多少位？其寻址范围是多少？

2-6 8086 CPU和8088 CPU如何解决地址线和数据线的分时复用？ALE信号何时处于有效电平？

2-7 简述段基地址、偏移地址和物理地址的概念及其相互关系。

2-8 总线周期是什么？时钟周期是什么？一个典型的总线周期最小包括几个时钟周期？

2-9 复位后，8086/8088系统中，CS和IP中的值分别是多少？

2-10 8086 CPU的状态标志寄存器中，控制用标志位有哪些？而哪些是不可用指令操作的？

2-11 ARM7TDMI中存储器单元是如何管理的？有无Cache？支持Thumb指令吗？

2-12 试分别简述ARM的7种基本工作模式。

2-13 S3C44B0X中集成了哪些模块？

2-14 S3C44B0X的LCD控制器使用什么存储器作为显示存储器？

2-15 当异常产生时，ARM要完成什么工作？当返回时又要完成什么工作？

2-16 ARM有哪些异常类型？在复位后，ARM处理器处于何种模式？何种状态？

2-17 ARM状态下可以使用哪些寄存器？Thumb状态下又可以使用哪些寄存器？

2-18 为什么要使用Thumb模式，与ARM相比，Thumb有哪些优势？为什么？

2-19 简述LR、PC、SPSR和SP寄存器的用途。

2-20 ARM7TDMI有几种操作方式，分别进行叙述。