概述
什么是寄存器：
寄存器是CPU内部的存储器，没有地址。寄存器用于暂时存放参与运算的数据和运算结果。寄存器包括通用寄存器、专用寄存器、控制寄存器。
- 通用寄存器：可以存取的数据不受限制 ，什么都可以存。
- 专用寄存器：存放的数据有特殊含义，比如PC，IR
- 控制寄存器：存放的是CPU的控制信息，比如存储控制CPU模式的寄存器。
C语言与寄存器：
C语言中可以使用register来修饰变量，使得该变量存入到寄存器中。此时该变量不能通过&取地址进行操作，因为寄存器没有地址；该变量的类型也不能为浮点型，只能为整型，因为寄存器只能处理整型数据；该变量也不能是全局变量，只能是局部变量，这时C语言的规定，为了防止过多寄存器被占用。
CPU计算c = a+b的过程：
当CPU计算a+b时，需要经过以下步骤：
- 从内存中获取a,b的值并放入寄存器中
- 寄存器的数据通过运算器计算出结果，并放入另一个寄存器中
- CPU将运算结果写回内存
ARM寄存器
ARM寄存器与ARM模式：
ARM共有40个寄存器，不同的模式下，能够使用的寄存器也不同。下图列出了8种工作模式下可使用的寄存器，该表的查看方式如下：
- 第一行的 "System and User、FIQ...." 这些内容代表模式。
- 按列查看可使用的寄存器名称，例如System and User这两个模式下，只能使用r0~r15和CPSR这些寄存器
- 左下角棕色三角的标志代表只有在指定模式下可用，比如FIQ列的r8_fiq，这代表r8_fiq只有在FIQ模式下可用。对于r0这种没有棕色三角的，则代表各种模式下都可使用。
专用寄存器：
专用寄存器是存放特殊数据的寄存器，有PC、LR、SP等
- PC(R15)：
程序计数器，用于存储当前取址指令的地址。PC值是一个动态变化的值，当执行完ARM指令后，PC会自动+4；也可以使用汇编指令直接修改PC的值。
对于ARM指令，使用汇编指令设置PC，该值的低2位被强制置零，具体原因参考博文 "2.ARM_ARM是什么" - "ARM概述" - "4、ARM存储模型" - "4.2 指令存储"。博文链接如下：
- LR(R14)
链接寄存器，该寄存器主要用于 "程序的跳转和返回" 与 "产生异常" 这两种情况。
当LR用于 "程序的跳转和返回" 的功能时，LR会自动保存跳转指令的下一条指令的地址，当程序需要返回时，会将LR的值复制到PC，从而实现程序的返回。
当LR用于 "产生异常" 时的功能时，LR会自动保存被异常打断的指令的下一条指令的地址，当异常处理结束后，会将LR的值复制到PC，从而实现程序的返回。
具体的跳转过程如下图：
在上图中，左边为该代码的内存分配。当main函数执行到print_hello函数时，在CPU中PC指向了内存存放print_hello的空间；之后LR保存函数下一个指令的位置，同时PC跳转到函数实体进行执行；当执行结束后，LR的值被赋值给了PC，之后PC跳回到粉色LR的位置，从而实现了函数的跳转和返回。
- SP(R13)
栈指针，用于存储当前模式下的栈顶地址，就是告诉CPU向栈中放数据时放在哪里。栈指针是动态变化的，当产生入栈或者出栈数据时，栈指针都在移动。
控制寄存器CPSR：
- [4:0]：模式位
该四位对应ARM的8种模式，具体的值与对应的模式如下图。当想要修改模式时，只需将CPSR的模式位修改为指定的数值即可。
各个模式的功能含义见博文："2.ARM_ARM是什么" - "ARM概述" - "5、ARM工作模式"。博文链接如下：2.ARM_ARM是什么-CSDN博客
- [5]：状态位
状态位控制的是ARM的状态，具体的值与对应的状态如下图。一般情况下，默认设置为0，即：状态为ARM状态。
各个状态的功能含义见博文："2.ARM_ARM是什么" - "ARM概述" - "4、ARM存储模型" - "4.2 指令存储" 。博文链接如下：2.ARM_ARM是什么-CSDN博客
- [7:6]：中断使能
[6]是快中断使能，[7]是外部中断使能。当该位为0时代表中断使能，为1时代表中断失能。
- [31:28]：条件代码标志
N：
negative，代表负数。当运算器种产生了负数的结果时，该位自动置1，否则为0
Z：
zero，代表零。当运算器种产生了0的结果时，该位自动置1，否则为0
C：
针对于无符号数的溢出和借位。
当加法进位时，该位自动置1，否则为0。当减法借位时，该位自动置0，否则为1
比如0xFFFFFFFE + 0x18 这时溢出，则C置1。
V：
针对于有符号数的溢出和借位。
当加法进位时，该位自动置1，否则为0。当减法借位时，该位自动置0，否则为1
比如0x7FFFFFFF + 5 这时最高位7(0111)会进位变为(1xxx)这时最高位的符号位被进位，代表溢出，此时V置1