PowerPC 应用级寄存器
PowerPC 的应用级寄存器分为三类:通用寄存器(general-purpose register,GPR)、浮点寄存器(floating-point register [FPR] 和浮点状态和控制寄存器 [Floating-Point Status and Control Register,FPSCR])和专用寄存器(special-purpose register,SPR)。让我们来分别看一下这三类寄存器。
通用寄存器(GPR)
用户指令集体系结构(Book I)规定,所有实现都有 32 个 GPR(从GPR0 到 GPR31)。GPR 是所有整数操作的源和目的,也是所有加载/存储操作的地址操作数的源。GPR 还提供对 SPR 的访问。所有 GRP 都是可用的,只有一种情况例外:在某些指令中,GPR0 只是代表数值 0,而不会去查找 GPR0 的内容。
浮点寄存器(FPR)
Book I 规定,所有实现都有 32 个 FPR(从 FPR0 到 FPR31)。FPR 是所有浮点操作的源和目的操作数,可以存放 32 位和 64 位的有符号和无符号整数,以及单精度和双精度浮点数。FPR 还提供对 FPSCR 的访问。
注意,嵌入式微处理器实现时经常不提供对浮点指令集的直接硬件支持,或者只是提供一个附加浮点硬件的接口。很多嵌入式应用程序很少或者根本不需要浮点算法,而当需要的时候,对 PowerPC 浮点指令执行进行软件仿真就足够了。在嵌入式微处理器中,硬件中省去浮点(支持)而为实现带来的芯片面积和功率的减少是至关重要的。
浮点状态和控制寄存器(FPSCR)捕获浮点操作的状态和异常结果,FPSCR 还具有控制位,以支持特定的异常类型和对四种舍入模式之一的选择。对 FPSCR 的访问要通过 FPR。
专用寄存器(SPR)
SPR 给出处理器核心内部资源的状态并对其进行控制。不需要系统服务的支持就可以由应用程序读写的 SPR 包括计数寄存器(Count Register)、链接寄存器(Link Register)和整型异常寄存器(Integer Exception Register)。需要系统服务的支持才可以由应用程序读写的 SPR 包括时基(Time Base)和其他各种可能支持的计时器。
- 指令地址寄存器(Instruction Address Register,IAR)
这个寄存器就是程序员们所熟知的 程序计数器或者 指令指针。它是当前指令的地址。这实际上是一个伪寄存器,用户只能通过“branch and link”指令才能直接使用这个寄存器。IAR 主要是由调试器使用,显示将要被执行的下一条指令。 - 链接寄存器(Link Register,LR)
这个寄存器存放的是函数调用结束处的返回地址。某些转移指令可以自动加载 LR 到转移之后的指令。每个转移指令编码中都有一个 LK 位。如果 LK 为 1,转移指令就会将程序计数器移为 LR 中的地址。而且,条件转移指令 bclr 转移到 LR 中的值。 - 定点异常寄存器(Fixed-Point Exception Register,XER)
这个寄存器存放整数运算操作的进位以及溢出信息。它还存放某些整数运算操作的进位输入以及加载和存储指令( lswx 和 stswx )中传输的字节数。 - 计数寄存器(Count Register,CTR)
这个寄存器中存放了一个循环计数器,会随特定转移操作而递减。条件转移指令 bcctr 转移到 CTR 中的值。 - 条件寄存器(Condition Register,CR)
这个寄存器分为八个字段,每个字段 4 位。很多 PowerPC 指令将指令的第 31 位编码为 Rc 位,有一些指令要求 Rc 值等于 1。当 Rc 等于 1 且进行整数操作时,CR 字段 0 被设置来表示指令操作的结果:相等(Equal, EQ),大于(Greater Than, GT),小于(Less Than, LT),以及和溢出(Summary Overflow, SO)。当 Rc 等于 1 且进行浮点操作时,CR 字段 1 被设置用来表示 FPSCR 中异常状态位的状态:FX、FEX、VX 和 OX。任何一个 CR 字段都可以是整数或者浮点比较指令的目标。CR 字段 0 还被设置用来表示条件存储指令( stwcx 或者 stdcx ) 的结果。还有一组指令可以操纵特定的 CR 位、特定的 CR 字段或者整个 CR,通常为了测试而将几个条件组合到同一个位中。 - 处理器版本寄存器(Processor Version Register,PVR)
PVR 是一个 32 位只读寄存器,标识处理器的版本和修订级别。处理器版本由 PowerPC 体系结构过程分配。修订级别由实现定义。需要有特权才能访问 PVR,所以应用程序只能在操作系统函数的帮助下才可以确定处理器版本。
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