📅  最后修改于: 2023-12-03 14:53:57.949000             🧑  作者: Mango
在嵌入式系统中,通常需要使用堆栈来存储临时数据和函数调用的返回地址。而注册银行则是一组寄存器,用于保存函数调用时需要保存的寄存器。这样,在函数返回时,可以快速恢复之前的状态,而无需将所有寄存器入栈和出栈。本文将介绍如何在嵌入式系统中使用注册银行堆栈。
注册银行堆栈是一种特殊的堆栈,在堆栈顶部添加了一个寄存器列表。这个寄存器列表,通常被称为“注册银行”。
在每个函数调用时,需要将一组寄存器保存到注册银行中。这一组寄存器是由编译器自动生成的,需要保证在函数调用结束后,这些寄存器的值与函数调用之前一致。
在函数返回时,可以从注册银行中恢复这些寄存器的值,并将它们存储回相应的寄存器中,接着就可以恢复之前的状态,并从函数返回了。
使用注册银行堆栈,主要有两个优势:
在函数调用时,传统的堆栈需要将所有需要保存的寄存器入栈,调用结束时再将它们出栈,这些操作需要消耗大量的堆栈空间和时间。而注册银行只需要保存一份寄存器列表,在调用结束时,仅需要将这些寄存器的值存储回相应寄存器中,就可以返回上一级函数。
在传统堆栈中,所有需要保存的寄存器都会入栈和出栈,这需要消耗大量的CPU时间和堆栈空间。而使用注册银行可以避免这些操作,同时提高CPU寄存器的使用率。
在使用注册银行堆栈时,需要遵循以下几个步骤:
在编写函数时,需要定义一个寄存器列表,这个列表包含需要保存的寄存器。例如,在ARM架构下,可以定义如下的寄存器列表:
register uint32_t reg_r4 asm("r4");
register uint32_t reg_r5 asm("r5");
register uint32_t reg_r6 asm("r6");
register uint32_t reg_r7 asm("r7");
在函数开头的地方,需要将寄存器保存到注册银行中,可以使用以下代码:
__asm__ volatile (
"push {r4-r7}\n\t"
"add r4, sp, #16\n\t"
"mov r5, r8\n\t"
"mov r6, r9\n\t"
"mov r7, r10\n\t"
"push {r4-r7}\n\t"
::: "r4", "r5", "r6", "r7", "cc"
);
在函数结尾的地方,需要从注册银行中恢复寄存器的值,并将它们存储回相应的寄存器中:
__asm__ volatile (
"pop {r4-r7}\n\t"
"mov r10, r7\n\t"
"mov r9, r6\n\t"
"mov r8, r5\n\t"
"mov sp, r4\n\t"
"pop {r4-r7}\n\t"
::: "r4", "r5", "r6", "r7", "cc"
);
注册银行堆栈是一种高效的堆栈实现方式,在嵌入式系统中的应用非常广泛。通过使用注册银行堆栈,可以提高CPU寄存器的使用率,同时节省堆栈空间和CPU时间。
以上介绍了注册银行堆栈的优势和使用方法,希望对你理解嵌入式系统的寄存器管理有所帮助。