堆棧指針寄存器 SP 詳解

堆棧是一種具有“后進先出”（LIFO---Last In First Out）特殊訪問屬性的存儲結構。堆

棧一般使用RAM 物理資源作為存儲體，再加上LIFO 訪問接口實現。

堆棧的實現方法：在隨機存儲器區劃出一塊區域作為堆棧區，數據可以一個個順序地存入（壓入）到這個區域之中，這個過程稱為‘壓棧’（push ）。通常用一個指針（堆棧指針 SP---StackPointer）實現做一次調整，SP總指向最后一個壓入堆棧的數據所在的數據單元（棧頂）。從堆棧中讀取數據時，按照堆棧 指針指向的堆棧單元讀取堆棧數據，這個過程叫做 ‘彈出’（pop ），每彈出一個數據，SP 即向相反方向做一次調整，如此就實現了后進先出的原則。

堆棧是計算機中廣泛應用的技術，基于堆棧具有的數據進出LIFO特性，常應用于保存中斷斷點、保存子程序調用返回點、保存CPU現場數據等，也用于程序間傳遞參數。ARM處理器中通常將寄存器R13作為堆棧指針（SP）。ARM處理器針對不同的模式，共有 6 個堆棧指針（SP），其中用戶模式和系統模式共用一個SP，每種異常模式都有各自專用的R13寄存器（SP）。它們通常指向各模式所對應的專用堆棧，也就是ARM處理器允許用戶程序有六個不同的堆棧空間。這些堆棧指針分別為R13、R13_svc、R13_abt、R13_und、R13_irq、R13_fiq，如表2-3堆棧指針寄存器所示。為了更準確地描述堆棧，根據“壓棧”操作時堆棧指針的增減方向，將堆棧區分為‘遞增堆棧’（SP 向大數值方向變化）和‘遞減堆棧’（SP 向小數值方向變化）；又根據SP 指針指向的存儲單元是否含有堆棧數據，又將堆棧區分為‘滿堆棧’（SP 指向單元含有堆棧有效數據）和‘空堆棧’（SP 指向單元不含有堆棧有效數據）。這樣兩兩組合共有四種堆棧方式——滿遞增、空遞增、滿遞減和空遞減。ARM處理器的堆棧操作具有非常大的靈活性，對這四種類型的堆棧都支持。ARM處理器中的R13被用作SP。當不使用堆棧時，R13 也可以用做通用數據寄存器。

關鍵詞： 堆棧指針寄存器S