ARMv8-A vs ARMv7 Registers

ARMv8-A General-Puspose Registers

ARM8v-A提供了31个通用寄存器，分别是X0-X30。每个寄存器是64bits，可以在任何Exception Level访问。

可以看到ARMv8-A总共提供了31个通用寄存器，分别为X0-X30。其中X29是栈帧寄存器，X30是LR链接寄存器。

因为ARMv8-A为了兼容32位应用程序，所以放ARMv8-A中运行32位应用程序的时候，会时候W0-W30寄存器。只使用其中的低32位。

可以看出每一个64位bits的通用寄存器，其中就存在一个32bits的寄存器。当在ARMv8-A中运行32位应用程序时，只使用低32位。

比如：当写0xFFFFFFFF到W0寄存器的时候，就会设置X0为0x00000000FFFFFFFF

ARMv8-A Special Registers

ARMv8-A除过提供了31个通用寄存器外，还提供了一些特殊的寄存器。

• Program Counter：PC程序计数寄存器，是一个各个EL通用的一个寄存器。
• Stack Pointer: 栈顶指针寄存器，用来描述各个栈顶的指针寄存器。这个寄存器在每个EL都会存在一个SP_EL0, SP_EL1, SP_EL2, SP_EL3. 通过此寄存器就可以确定当前在那个EL
• Saved Program Status Register: 程序状态寄存器。
• Exception Link Register: 异常链接寄存器，保存着异常状态返回的地址
• 比如当一个异常发生时，处理器必须去处理异常。处理异常时候就需要使用SPSR寄存器保存异常处理前的处理器状态，就是所谓的硬件上保存现场
• 当处理器处理完异常后，就需要从异常返回，则就需要从ELR寄存器中返回，然后再使用SPSR寄存器恢复现场即可。

ARMv7 Register

ARMv7提供了16个通用寄存器，分别是R0-R15。其中R0-R14是用于存储数据的通用寄存器，R15是程序计数器PC寄存器。这里和ARMv8的区别是ARMv8-A的PC寄存器不属于通用寄存器了

同时ARMv7中也提供了CPSR（Current Program Status Register）描述当前处理器状态的寄存器。SPSR（Saved Progarm Status Register）用于保存CPSR的状态寄存器

如上图就是ARMv7的寄存器描述表，在每种处理器模式下各个寄存器都有不同的含义。

• 在USER模式下，R0-R15是通用寄存器用来存储数据
• 当比如发生IRQ时，处理器会切换到IRQ模式。此时就会用SPSR_irq保存当前处理器的状态，然后再IRQ模式就会使用SP_irq的堆栈，返回的时候使用LR_irq寄存器。
• ARMv7在后期为了支持虚拟化，引入了HYP模式，为了兼容ARMv8引入了ELR_hyp寄存器，用于从异常状态返回。

因为ARMv8-A是兼容ARMv7的32位应用程序的，当在ARMv8-A中运行32位应用程序发生了异常，则寄存器的map如下

• 因为在ARMv8下已经不存在user,sys.FIQ,IRQ等处理器模式。
• 而且各个处理器模式的SP，LR已经由ARMv8其余的寄存器替代了
• 当异常发生在EL1时，由SPSP_EL1来保存处理器的状态，放异常发生在EL2时，由SPSP_EL2保存处理器的状态等
• 这样一来ARM64由于寄存器更多，则异常切换的效率就更高了。