状态寄存器

·  阅读 47
状态寄存器

CPU 内部的寄存器中,有一种特殊的寄存器(对于不同的处理器,个数和结构都可能不同),这种寄存器在 ARM 中,被称为状态寄存器就是 CPSRcurrent program status register)寄存器,CPSR 和其他寄存器不一样,其他寄存器是用来存放数据的,都是整个寄存器具有一个含义,而 CPSR 寄存器是按位起作用的,也就是说,它的每一位都有专门的含义,记录特定的信息。

注:CPSR寄存器是32位的

  • CPSR 的低 8 位(包括 IFTM4-M0)称为控制位,程序无法修改,除非 CPU 运行于特权模式下,程序才能修改控制位。
  • NZCV 均为条件码标志位。它们的内容可被算术或逻辑运算的结果所改变,并且可以决定某条指令是否被执行,意义重大。

image.png

N(Negative)标志

CPSR 的第 31 位是 N,符号标志位。它记录相关指令执行后,其结果是否为负,如果为负 N = 1,如果是非负数 N = 0

ARM64 的指令集中,有的指令的执行时影响状态寄存器的,比如 add\sub\or 等,他们大都是运算指令(进行逻辑或算数运算)。

Z(Zero)标志

CPSR 的第 30 位是 Z,0 标志位。它记录相关指令执行后,其结果是否为 0,如果结果为0,那么 Z = 1,如果结果不为 0,那么 Z = 0

对于 Z 的值,我们可以这样来看,Z 标记相关指令的计算结果是否为 0,如果为 0,则 Z 要记录下是 0 这样的肯定信息,在计算机中 1 表示逻辑真,表示肯定,所以当结果为 0 的时候 Z = 1,表示结果是 0,如果结果不为 0,则 Z 要记录下不是 0 这样的否定信息,在计算机中 0 表示逻辑假,表示否定,所以当结果不为 0 的时候 Z = 0,表示结果不为 0。

C(Carry)标志

CPSR 的第 30 位是 Z,0 标志位。它记录相关指令执行后,其结果是否为 0,如果结果为 0,那么 Z = 1,如果结果不为 0,那么 Z = 0

对于位数为N的无符号数来说,其对应的二进制信息的最高位,即第 N - 1 位,就是它的最高有效位,而假想存在的第 N 位,就是相对于最高有效位的更高位。如下图所示:

image.png

进位

我们知道,当两个数据相加的时候,有可能产生从最高有效位想更高位的进位。比如两个 32 位数据:0xaaaaaaaa + 0xaaaaaaaa 将产生进位。由于这个进位值在 32 位中无法保存,我们就只是简单的说这个进位值丢失了。其实 CPU 在运算的时候,并不丢弃这个进位制,而是记录在一个特殊的寄存器的某一位上。ARM 下就用 C 位来记录这个进位值。比如,下面的指令:

mov w0,#0xaaaaaaaa;0xa 的二进制是 1010
adds w0,w0,w0; 执行后 相当于 1010 << 1 进位1(无符号溢出) 所以C标记 为 1
adds w0,w0,w0; 执行后 相当于 0101 << 1 进位0(无符号没溢出) 所以C标记 为 0
adds w0,w0,w0; 重复上面操作
adds w0,w0,w0
复制代码

借位

当两个数据做减法的时候,有可能向更高位借位。再比如,两个 32 位数据:0x00000000 - 0x000000ff 将产生借位,借位后,相当于计算 0x100000000 - 0x000000ff。得到 0xffffff01 这个值。由于借了一位,所以 C 位用来标记借位。C = 0,比如下面指令:

mov w0,#0x0
subs w0,w0,#0xff ;
subs w0,w0,#0xff
subs w0,w0,#0xff
复制代码

V(Overflow)溢出标志

CPSR 的第 28 位是 V,溢出标志位。在进行有符号数运算的时候,如果超过了机器所能标识的范围,称为溢出。

  • 正数 + 正数 为负数 溢出
  • 负数 + 负数 为正数 溢出
  • 正数 + 负数 不可能溢出
分类:
iOS
标签:
收藏成功!
已添加到「」, 点击更改