arm微處理器體系結(jié)構(gòu)(已修改)
2025-03-17 12:38 本頁面
【正文】 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)類型 ARM微處理器的工作狀態(tài) ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲器格式 理器模式 寄存器組織 異常 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)類型 ARM處理器支持以下 數(shù)據(jù)類型 ： ?字（ Word）：字的長度為 32位，而在 8位 /16位處理器體系結(jié)構(gòu)中，字的長度一般為 16位，請注意區(qū)分。 ?半字 (HalfWord)：半字的長度為 16位，與 8位/16位處理器體系結(jié)構(gòu)中字的長度一致。 ?字節(jié)（ Byte）：各種處理器體系結(jié)構(gòu)中，字節(jié)的長度均為 8位。 ARM微處理器的工作狀態(tài) 從編程的角度看 ,ARM微處理器的 工作狀態(tài)一般有兩種 ,并可在兩種狀態(tài)之間切換 : ?ARM狀態(tài)，此時(shí)處理器執(zhí)行 32位的字對齊的 ARM指令； ?Thumb狀態(tài)，此時(shí)處理器執(zhí)行 16位的、半字對齊的 Thumb指令。 ARM處理器在兩種工作狀態(tài)之間可以 切換 ： ?進(jìn)入 Thumb狀態(tài) 。 ?當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位 (位 [0])為 1時(shí)，執(zhí)行 BX指令進(jìn)入 Thumb狀態(tài)。如果處理器在 Thumb狀態(tài)進(jìn)入異常，則當(dāng)異常處理 (IRQ、 FIQ、 Undef、 Abort 和 SWI)返回時(shí)，自動轉(zhuǎn)換到 Thumb狀態(tài)。 ?進(jìn)入 ARM狀態(tài) 。 ?當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位 (位 [0])為 0時(shí)，執(zhí)行 BX指令進(jìn)入 ARM狀態(tài)。處理器進(jìn)行異常處理 (IRQ、 FIQ、Reset、 Undef、 Abort 和 SWI ARM狀態(tài)執(zhí)行 )。在此情況下，把 PC 放人異常模式鏈接寄存器中。從異常向量地址開始執(zhí)行也可以進(jìn)入 ARM狀態(tài)。 ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲器格式 ARM體系結(jié)構(gòu)將存儲器看作是從零地址開始的字節(jié)的線性組合。 從零字節(jié)到三字節(jié)放置第一個(gè)存儲的字?jǐn)?shù)據(jù)，從第四個(gè)字節(jié)到第七個(gè)字節(jié)放置第二個(gè)存儲的字?jǐn)?shù)據(jù)，依次排列。 作為 32位的微處理器， ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的最大尋址空間為 4GB。 ARM體系結(jié)構(gòu)可以用兩種方法存儲字?jǐn)?shù)據(jù)，稱為 大端格式 和 小端格式 ,具體說明如下。 ◆ 大端格式：字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中。 ８ ９ １０ １１ ４ ５ ６ ７ ０ １ ２ ３ ３１ ２４２３ １６１５ ８ ７ ０字地址 高地址 低地址 以大端格式存儲字?jǐn)?shù)據(jù) ◆ 小端格式：與大端存儲格式相反，在小端存儲格式中，低地址中存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)。 １１ １０ ９ ８ ７ ６ ５ ４ ３ ２ １ ０ 以小端格式存儲字?jǐn)?shù)據(jù) 高地址 低地址 ３１ ２４２３ １６１５ ８７ ０字地址 ８ ４ ０ 理器模式 ARM微處理器支持 7種運(yùn)行模式，分別為： ? 用戶模式 (usr):ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)。 ? 快速中斷模式 (fiq):用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理。 ? 外部中斷模式（ irq）：用于通用的中斷處理。 ? 管理模式（ svc）：操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式， 系統(tǒng)復(fù)位后的缺省模式。 ? (abt):指令預(yù)取終止時(shí)進(jìn)入該模式。 ? (abt)：當(dāng)數(shù)據(jù)訪問終止時(shí)進(jìn)入該 模式，可用于虛擬存儲及存儲保護(hù)。 ? 指令未定義模式 (und):支持硬件協(xié)處理器指令的軟件 仿真 ? 系統(tǒng)模式 (sys)：運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)。 ARM微處理器的運(yùn)行模式可以通過軟件改變，也可以通過外部中斷或異常處理改變。 大多數(shù)的應(yīng)用程序運(yùn)行在用戶模式下，當(dāng)處理器運(yùn)行在用戶模式下時(shí)，某些被保護(hù)的系統(tǒng)資源是不能被訪問的。 除用戶模式以外，其余的所有 6種模式稱為非用戶模式或特權(quán)模式 (Privileged Modes)； 其中除去用戶模式和系統(tǒng)模式以外的 5種又稱為異常模式 (Exception Modes)，常用于處理中斷或異常 ,以及需要訪問受保護(hù)的系統(tǒng)資源等情況。 處理器啟動時(shí)的模式轉(zhuǎn)換圖 超級模式 （ Supervisor) 多種特權(quán)模式變化 用戶程序的運(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)入用戶模式 一般為用戶模式 User 處理器模式 寄存器組織 如圖 24 所示 ， ARM微處理器共有 37個(gè)32位寄存器，其中 31個(gè)為通用寄存器， 6個(gè)為狀態(tài)寄存器。但是這些寄存器不能被同時(shí)訪問，具體哪些寄存器是可編程訪問的，取決于微處理器的工作狀態(tài)及具體的運(yùn)行模式。但在任何時(shí)候，通用寄存器 R0~R1程序計(jì)數(shù)器 PC、一個(gè)或兩個(gè)狀態(tài)寄存器都是可訪問的。 1. ARM狀態(tài)下的寄存器組織 (1) 通用寄存器． (2) 寄存器 R16 (1) 通用寄存器． 通用寄存器包括 R0~R15，可以分為 3類： ? 未分組寄存器 R0~R7 ? 分組寄存器 R8~R14 ? 程序計(jì)數(shù)器 PC(R15)
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