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---Stack  Pointer）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。

深入理解ARM的這三個寄存器，對編程以及操作系統的移植都有很大的裨益。

PC 代表程序計數器，流水線使用三個階段，因此指令分為三個階段執行：

1.取指（從存儲器裝載一條指令）；

2.譯碼（識別將要被執行的指令）；3.執行（處理 指令并將結果寫回寄存器）。而R15（PC）總是指向“正在取指”的指令，而不是指向“正在執行”的指令或正在“譯碼”的指令。一般來說，人們習慣性約定 將“正在執行的指令作為參考點”，稱之為當前第一條指令，因此PC總是指向第三條指令。當ARM狀態時，每條指令為4字節長，所以PC始終指向該指令地址 加8字節的地址，即：PC值=當前程序執行位置+8；

ARM指令是三級流水線，取指，譯指，執行時同時執行的，現在PC指向的是正在取指的地址，那么cpu正在譯指的指令地址是PC-4（假設在ARM狀態 下，一個指令占4個字節），cpu正在執行的指令地址是PC-8，也就是說PC所指向的地址和現在所執行的指令地址相差8。

當突然發生中斷的時候，保存的是PC的地址

這樣你就知道了，如果返回的時候返回PC，那么中間就有一個指令沒有執行，所以用SUB pc lr-irq #4。

1、堆棧指針r13（SP）：每一種異常模式都有其自己獨立的r13，它通常指向異常模式所專用的堆棧，也就是說五種異常模式、非異常模式（用戶模式和系統模式），都有各自獨立的堆棧，用不同的堆棧指針來索引。這樣當ARM進入異常模式的時候，程序就可以把一般通用寄存器壓入堆棧，返回時再出棧，保證了各種模式下程序的狀態的完整性。

2、連接寄存器r14（LR）：每種模式下r14都有自身版組，它有兩個特殊功能。

（1）保存子程序返回地址。使用BL或BLX時，跳轉指令自動把返回地址放入r14中；子程序通過把r14復制到PC來實現返回，通常用下列指令之一：

MOV PC, LR 
BX LR

通常子程序這樣寫，保證了子程序中還可以調用子程序。
stmfd sp!, {lr}
……
ldmfd sp!, {pc}

（2）當異常發生時，異常模式的r14用來保存異常返回地址，將r14如棧可以處理嵌套中斷。

3、程序計數器r15（PC）：PC是有讀寫限制的。當沒有超過讀取限制的時候，讀取的值是指令的地址加上8個字節，由于ARM指令總是以字對齊的，故bit[1:0]總是00。當用str或stm存儲PC的時候，偏移量有可能是8或12等其它值。在V3及以下版本中，寫入bit[1:0]的值將被忽略，而在V4及以上版本寫入r15的bit[1:0]必須為00，否則后果不可預測。

ARM處理器使用流水線來增加處理器指令流的速度，這樣可使幾個操作同時進行，并使處理與存儲器系統之間的操作更加流暢，連續，能提供0.9MIPS/MHZ的指令執行速度。