程序状态寄存器的格式是什么 程序状态寄存器格式

程序状态寄存器的格式是什么

程序状态寄存器（Program Status Register，简称PSR）是计算机体系结构中的寄存器之一，用于存储CPU的状态信息，它是ARM体系结构中的一种寄存器，我们来看一下它的格式是什么。

1、PSR的位数和位域定义

PSR是一个32位的寄存器，它由31个二进制位组成，这些位被分成了不同的域。按位组织，它的格式是这样的：

```

+-+------------------+--+------+----+

|N| Z |C | V | Q |

+-+------------------+--+------+----+

| | |I | | |

+-+------------------+--+------+----+

```

其中，最上面的4个二进制位Q、V、C和Z分别对应着四个条件码寄存器，即饱和标志、溢出标志、进位标志和零标志，用于表征运算结果是否满足相应条件。

其中N、I和其他未列出的位共同构成了程序状态字（Program Status Word，简称PSW），注意，不要与PSR混淆。其中，N表示结果为负数，I表示当前CPU处于中断屏蔽状态，其他未列表的位都是未定义的。

2、常用的PSR域的含义

常用的PSR域有C、N、V、Z和T5个位，这些位的含义如下：

• C——Carry（进位标志）位，表示由算术操作产生的进位或借位位。当进位或借位发生时，这个位会被设置为1，否则它为0。
• N——Negative（负数标志）位，表示由算术操作产生的结果是否是负数。当结果是负数时，这个位会被设置为1，否则它为0。
• V——Overflow（溢出标志）位，表示由算术操作产生的结果是否溢出。当结果溢出时，这个位会被设置为1，否则它为0。
• Z——Zero（零标志）位，表示由算术操作产生的结果是否为0。当结果为0时，这个位会被设置为1，否则它为0。
• T——Thumb状态标志位，表示处理器当前的执行状态，主要用于存储函数调用指令的返回地址是否对齐。如果T位为1，表示处理器当前处于Thumb状态；如果T位为0，则表示处理器当前处于ARM状态。

3、PSR的设置和清除

PSR寄存器的设置和清除都是通过MRS（Move from the PSR）和MSR（Move to the PSR）指令来完成的。MRS指令用于将PSR寄存器中的内容传输到通用寄存器中，MSR指令用于将通用寄存器的内容传输到PSR寄存器中。

对于PSR寄存器中的标志位，则可以使用相关的标志位操作指令来设置或清除。例如，BIC指令可以将标志位清0，ORR指令可以将标志位设置为1，这些指令都可以通过指定相应的标志位的字面值来操作PSR寄存器中的标志位。

4、PSR的应用场景

程序状态寄存器在各种应用场景中都有重要作用，例如：

• 在异常和中断处理中，PSR寄存器可以记录当前CPU的中断控制状态，以便在异常处理完毕后恢复CPU的正常执行状态。
• 在进行ARM与Thumb指令集切换时，需要使用PSR的相关位进行切换。
• 在进行软件调试和性能分析时，可以使用PSR寄存器中的标志位来确定算法的效率、质量、输入和输出等信息，以及分析调试程序中的计算错误。