ARM處理器CPSR標(biāo)志位和條件符之間的關(guān)系

1、ARM處理器CPSR標(biāo)志位和條件符之間的關(guān)系華清遠(yuǎn)見劉洪濤本文目的是要理清 ARM處理器的CPSR狀態(tài)標(biāo)志和ARM指令的條件符之間的關(guān)系。一、CPSR寄存器ARM V4的CPSR寄存器（和保存它的 SPSR寄存器）中的位分配如下圖 1所示。零標(biāo)志圖1程序狀態(tài)寄存器格式IRQ怔能位313029 2R76543210NZCV- -IFTM4M3M2MlM0模式倫1#狀態(tài)標(biāo)志位含義：（其它位的含義和本文主題無關(guān)，此處不多介紹）NN=1表示運(yùn)算的結(jié)果為負(fù)數(shù)；N=0表示運(yùn)算的結(jié)果為正數(shù)或零;Z=1表示運(yùn)算的結(jié)果為零；Z=0表示運(yùn)算的結(jié)果為非零;可以有加法運(yùn)算則 C=0。減法運(yùn)算4種方法設(shè)置（包括比較指令

2、（包括比較指令C的值：CMN）：當(dāng)運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生了進(jìn)位時(shí)（無符號數(shù)溢出），C=1，CMP）：當(dāng)運(yùn)算時(shí)產(chǎn)生了借位，C=0，否則C=1。/減運(yùn)算指令，C為移出值的最后一位。對于包含移位操作的非加對于其他的非加/減運(yùn)算指令，C的值通常不改變。V可以有2種方法設(shè)置V的值：對于加/減法運(yùn)算指令，當(dāng)操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果為二進(jìn)制的補(bǔ)碼表示的帶符號數(shù)時(shí),V=1示符號位溢出。對于其他的非加/減運(yùn)算指令，V的值通常不改變、條件符及對應(yīng)的標(biāo)志位表1條件符描述表SuHix描述測試的標(biāo)志位EQ等于(Equal)Z=1HE不等于(Notequal)z=oCS/HS無符號的大于或等于C=1CC/LO無符號的小于c=oM工負(fù)數(shù)(M

3、inus)N=1PL正數(shù)或零N=0VS溢出(Overflow)V=1VC沒溢出v=oHI無符號的丈于C=1 & z=oLS無符號的小于或丸于C=0 or Z=1GE犬于等于N=VLT小于(Less Than)NI=VGT大于(Greater Than5Z=0 & N=VLE小于等于Z=1 or N=!VAL總是執(zhí)行(Always)三、關(guān)于C V值更多的解釋處理器內(nèi)部以補(bǔ)碼表示有符號數(shù)， 8個(gè)二制位能夠表達(dá)的整數(shù)范圍是： +127 -128 ,16 位表達(dá)的范圍是：+32767 -32768。如果運(yùn)算結(jié)果超出了這個(gè)范圍，就是產(chǎn)生了溢出，有溢出，說明有符號數(shù)的運(yùn)算結(jié)果需要考慮溢出情

4、況。溢出標(biāo)志V和進(jìn)位標(biāo)志C是兩個(gè)意義不同的標(biāo)志。進(jìn)位標(biāo)志表示無符號數(shù)運(yùn)算結(jié)果是 否超出范圍；溢出標(biāo)志表示有符號數(shù)運(yùn)算結(jié)果是否超出范圍。處理器對兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，按照無符號數(shù)求得結(jié)果，并相應(yīng)設(shè)置進(jìn)位標(biāo)志 C；同時(shí)，根據(jù)是否超出有符號數(shù)的范圍設(shè)置溢出標(biāo)志V。應(yīng)該利用哪個(gè)標(biāo)志， 則由程序員來決定。 也就是說，如果將參加運(yùn)算的操作數(shù)認(rèn)為是無 符號數(shù)，就應(yīng)該關(guān)心進(jìn)位；認(rèn)為是有符號數(shù)，則要注意是否溢出。判斷運(yùn)算結(jié)果是否溢出有一個(gè)簡單的規(guī)則：只有當(dāng)兩個(gè)相同符號數(shù)相加，而運(yùn)算結(jié)果的符號與原數(shù)據(jù)符號相反時(shí)，產(chǎn)生溢出；其他情況下，則不會產(chǎn)生溢出。LDRLDRr0, =0x7fffffffr1, =0x7000

5、0000 ;ADDSr0, r0, r1; / 結(jié)果=0xeflfffff代碼舉例1：對于無符號數(shù)運(yùn)算來說，沒有進(jìn)位。 對于有符號數(shù)運(yùn)算來說，溢出。此時(shí) C=0 V=1 ；代碼舉例2：LDRLDRr0, =0xffffffffr1, =0x70000000 ;ADDSr0, r0, r1 ; / 結(jié)果=0x6fffffff對于無符號數(shù)運(yùn)算來說，有進(jìn)位。 對于有符號數(shù)運(yùn)算來說，無溢出。此時(shí) C=1 V=0 ；代碼舉例3:LDRLDRADDSr0, =0x8fffffffr1, =0xf0000000 ;r0, r0, r1; / 結(jié)果=0x7fffffff此時(shí)C= ？V= ？；（思考一下，然后在

6、 ARM模擬器中驗(yàn)證下）代碼舉例4： /思考減法時(shí)，C值的影響LDRr0, =0x3LDRr1, =0x2SUBSr0, r0, r1對比：LDRr0, =0x3LDRr1, =-2 ;（ -2 的補(bǔ)碼 0xfffffffe 會送到 r1）ADDSr0, r0, r1四、CPSR犬態(tài)標(biāo)志和ARM指令的條件符之間的關(guān)系有了上面的背景知識以后，接下來思考表1中CPSR狀態(tài)標(biāo)志和ARM指令的條件符之間的關(guān)系，下面選取其中的一項(xiàng)來分析。如：GE:（有符號數(shù)大于等于）N=0 V=0 :結(jié)果是大于等于 0的數(shù)，且無符合溢出，所以大于等于關(guān)系成立N=1 V=1 :結(jié)果小于0，但有符號溢出考慮以下情況：c=a-b1、a<0, b<0減法操作時(shí)不可能符號溢出2、a>0, b<0可能出現(xiàn) N=V=1女口（ 8 位數(shù)）：100-（ -100）=200顯然a>b3、a<0, b>0參照上面提到過的判斷溢出標(biāo)志的簡單規(guī)則，可以得出：在此情況下，減法操作時(shí)如果結(jié)果小于 0 （N=1），則不會出現(xiàn)符號溢出所以（在N=1 V=1前提下a<0,b>0）這種情況不可能出現(xiàn)4、a>0