arm處理器的工作模式(ppt40頁(yè))(已修改)
2025-03-17 08:40 本頁(yè)面
【正文】 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì) :ARM處理器的工作模式 ARM處理器的工作狀態(tài)和模式 為了能夠體現(xiàn) ARM的特點(diǎn)和性能， ARM處理器有兩種工作狀態(tài)和 7種工作模式。 ARM處理器的工作狀態(tài) ? 有兩種工作狀態(tài)： ARM狀態(tài)： 處理器執(zhí)行 32位的字對(duì)齊的 ARM指令； Thumb狀態(tài)： 處理器執(zhí)行 16位的半字對(duì)齊的Thumb指令。 ? 兩種狀態(tài)可以切換 。程序執(zhí)行過(guò)程中，通過(guò)執(zhí)行 帶狀態(tài)切換的分支指令 BX，隨時(shí)在兩種工作狀態(tài)之間進(jìn)行切換。并且，處理器工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，并不影響處理器的工作模式和相應(yīng)寄存器中的內(nèi)容。 ARM處理器的工作狀態(tài)和模式 (2) ? 從 ARM狀態(tài)切換到 Thumb狀態(tài) 有兩種情況 ARM處理器自動(dòng)切換到 Thumb狀態(tài)。 （ 1）執(zhí)行 BX指令，當(dāng)操作數(shù)寄存器的位 [0]為 1時(shí)，則微處理器從 ARM狀態(tài)切換到 Thumb狀態(tài)。此為主動(dòng)切換。 （ 2）當(dāng)處理器處于 Thumb狀態(tài)時(shí)發(fā)生異常（如 IRQ、FIQ、 Undef等），處理完異常后，在異常處理返回時(shí)，自動(dòng)切換到 Thumb狀態(tài)。此為自動(dòng)切換。 ? 從 Thumb狀態(tài)切換到 ARM狀態(tài) 有兩種情況 ARM處理器自動(dòng)切換到 Thumb狀態(tài)。 （ 1）執(zhí)行 BX指令，當(dāng)操作數(shù)寄存器的位 [0]為 0時(shí)，則微處理器從 Thumb狀態(tài)切換到 ARM狀態(tài)。 （ 2）當(dāng)處理器在 Thumb狀態(tài)時(shí)發(fā)生異常（如 IRQ、 FIQ、Undef等），則處理器從 Thumb狀態(tài)自動(dòng)切換到 ARM狀態(tài)進(jìn)行異常處理 ARM處理器的工作狀態(tài)和模式 (3) 例 狀態(tài)切換程序 。從 ARM狀態(tài)切換到 Thumb狀態(tài) LDR R0, =Lable+1 BX R0 。從 Thumb狀態(tài)切換到 ARM狀態(tài) LDR R0, =Lable BX R0 注意： ARM和 Thumb之間狀態(tài)的切換不影響處理器的模式或寄存器的內(nèi)容 。 ARM處理器在開(kāi)始執(zhí)行代碼時(shí) ， 只能處于 ARM狀態(tài) 。 ARM處理器的工作模式 一、 ARM9的 7種工作模式 ? 用戶(hù)模式（ usr)： 非特權(quán)模式，大部分任務(wù)執(zhí)行在這種模式。 正常程序執(zhí)行的模式 ? 快速中斷模式（ fiq）： 當(dāng)一個(gè)高優(yōu)先級(jí) (fast)中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式。 高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理 ? 外部中斷模式（ irq）： 當(dāng)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)(normal)中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式。 通常的中斷處理 ? 管理模式（ svc)： 當(dāng)復(fù)位或軟中斷指令執(zhí)行時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式。 供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式 ARM處理器的工作模式 (2) ? 中止模式（ abt）： 當(dāng)存取異常時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式 虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)保護(hù) ? 未定義模式（ und）： 當(dāng)執(zhí)行未定義指令時(shí)會(huì)進(jìn)入這種模式 軟件仿真硬件協(xié)處理器 ? 系統(tǒng)模式（ sys）： 供需要訪問(wèn)系統(tǒng)資源的操作系統(tǒng)任務(wù)使用 特權(quán)級(jí)的操作系統(tǒng)任務(wù) ARM處理器的工作模式 (2) 二、模式分類(lèi)及特點(diǎn) 七種模式可以劃分成四類(lèi) ? 用戶(hù)模式特點(diǎn)： – 應(yīng)用程序不能夠訪問(wèn)受操作系統(tǒng)保護(hù)的系統(tǒng)資源。 – 應(yīng)用程序不能進(jìn)行處理器模式的切換。 ? 系統(tǒng)模式特點(diǎn)： 不屬于異常模式，不是通過(guò)異常進(jìn)入的。系統(tǒng)模式屬于特權(quán)模式，可以訪問(wèn)所有的系統(tǒng)資源，也可以直接進(jìn)行模式的切換。它主要供操作系統(tǒng)使用。 ? 特權(quán)模式及其特點(diǎn)： 特權(quán)模式： 除用戶(hù)模式之外的工作模式又稱(chēng)為特權(quán)模式 特點(diǎn)： – 應(yīng)用程序可以訪問(wèn)所有的系統(tǒng)資源 – 可以任意地進(jìn)行處理器模式的切換 ARM處理器的工作模式 (3) 異常模式及其特點(diǎn)： 異常模式： 除用戶(hù)模式、系統(tǒng)模式之外的五種模式稱(chēng)為異常模式。 特點(diǎn)：以各自的中斷或異常方式進(jìn)入，并且處理各自的中斷或異常。對(duì)管理模式 (svc)進(jìn)入方式和處理內(nèi)容有 : ①系統(tǒng)上電復(fù)位后進(jìn)入管理模式，運(yùn)行系統(tǒng)初始化程序，如中斷允許 /禁止，主時(shí)鐘設(shè)置， SDRAM配置，各個(gè)功能模塊初始化等。 ②當(dāng)執(zhí)行軟件中斷指令 SWI時(shí)，進(jìn)入管理模式。 ARM處理器的工作模式 (4) ? 處理器模式的切換方式： – 軟件控制進(jìn)行切換。 – 通過(guò)外部中斷和異常進(jìn)行切換 處理器啟動(dòng)時(shí)的模式轉(zhuǎn)換圖 管理模式 (Supervisor) 多種特權(quán) 模式變化 用戶(hù)程序的 運(yùn)行模式 復(fù)位后的缺省模式 主要完成各模式的堆棧設(shè)置，注意不要進(jìn)入用戶(hù)模式 一般為用戶(hù)模式User ARM9寄存器 本節(jié)主要內(nèi)容
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