程序計(jì)數(shù)器PC詳解

在程序開始執(zhí)行前，將程序指令序列的起始地址，即程序的第一條指令所在的內(nèi)存單元地址送入PC，CPU按照 PC的指示從內(nèi)存讀取第一條指令（取指）。當(dāng)執(zhí)行指令時(shí)，CPU自動(dòng)地修改PC的內(nèi)容，即每執(zhí)行一條指令PC增加一個(gè)量，這個(gè)量等于指令所含的字節(jié)數(shù)（指令字節(jié)數(shù)），使 PC總是指向下一條將要取指的指令地址。由于大多數(shù)指令都是按順序來執(zhí)行的，所以修改PC 的過程通常只是簡(jiǎn)單的對(duì)PC 加“指令字節(jié)數(shù)”。
當(dāng)程序轉(zhuǎn)移時(shí)，轉(zhuǎn)移指令執(zhí)行的最終結(jié)果就是要改變PC的值，此PC值就是轉(zhuǎn)去的目 標(biāo)地址。處理器總是按照PC 指向取指、譯碼、執(zhí)行，以此實(shí)現(xiàn)了程序轉(zhuǎn)移。

ARM 處理器中使用R15 作為PC，它總是指向取指單元，并且ARM 處理器中只有一個(gè)PC 寄存器，被各模式共用。R15 有32 位寬度（下述標(biāo)記為R15[31:0]，表示R15 的‘第31位’到‘第0位），ARM 處理器可以直接尋址4GB的地址空間（2^32 = 4G ）。

(解釋什么是字對(duì)齊什么是半字對(duì)齊)存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中用于記憶數(shù)據(jù)信息的電子裝置，它通過記憶“高/低”電平記憶“1/0”能記憶 1 位“1/0”數(shù)據(jù)的電子單元，稱之為存儲(chǔ)元，計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)器通常將每8 個(gè)這樣的存儲(chǔ)元組成一個(gè)單元，稱之為字節(jié)，字節(jié)是處理器訪問存儲(chǔ)器的最小單位。ARM 處理器對(duì)存儲(chǔ)器空間的訪問分辨率以字節(jié)為最小單位；ARM 處理器還支持 16bit 數(shù)據(jù)（2 字節(jié)）的存儲(chǔ)器訪問和 32bit數(shù)據(jù)（4 子節(jié)）的存儲(chǔ)器訪問。在ARM 中將32 位的數(shù)據(jù)稱之為‘字’，將 16 位的數(shù)據(jù)稱之為‘半字’。
ARM 處理器在對(duì)于“字”/“半字”數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式是有要求的。要求被訪問的“半字”必須存放在存儲(chǔ)器緊鄰的兩個(gè)字節(jié)單元，并且首字節(jié)地址必須能被2整除，這樣存儲(chǔ)的 16bit 數(shù)據(jù)稱為 ‘半字對(duì)齊’存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，16bit 數(shù)據(jù)這樣的存儲(chǔ)方式稱為 ‘半字對(duì)齊’存儲(chǔ)。類似的，ARM 處理器在進(jìn)“字”數(shù)據(jù)訪問時(shí)，要求被訪問的“字”必須 存放在存儲(chǔ)器緊鄰的4 個(gè)字節(jié)單元，并且首字節(jié)地址必須能被4 整除，這樣存儲(chǔ)的32bit 數(shù) 據(jù)稱為‘字對(duì)齊’存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，32bit 數(shù)據(jù)這樣的存儲(chǔ)方式稱為‘字對(duì)齊’存儲(chǔ)。

能被2 整除數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示，其最低位一定是‘0’；能被4 整除數(shù)據(jù)的二進(jìn)制表示，
其最低兩位一定是‘00’。ARM 體系要求32 位長(zhǎng)的ARM 指令在存儲(chǔ)器中必須字對(duì)齊存儲(chǔ)，
16 位長(zhǎng)的 Thumb 指令必須半字對(duì)齊存儲(chǔ)。因此，在ARM 狀態(tài)下，R15的值總是能被4 整
除，也就是R15 寄存器的最低2 位總是 0；Thumb 狀態(tài)下，R15 的值總是能被2 整除，也就是R15 寄存器的最低位總是0。