第三講arm編程模型,異常處理2課時-wenkub
2022-10-28 15:52:38 本頁面
【正文】 系統(tǒng)模式 : privileged mode using the same registers as user mode運行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務 No. 15 2022 ARM 編程模式 ? ARM的七種工作模式的說明 ?兩大類 ：訪問的資源不同 ?用戶模式 ?特權(quán)模式（其他六種模式）。應用程序可以產(chǎn)生異常處理，在異常處理過程中進行模式的切換。常用于處理中斷或異常，以及需要訪問受保護的系統(tǒng)資源等情況。 ?由于處理器的每種運行模式均有自己獨立的物理寄存器R13，在用戶應用程序的初始化部分， 一般都要初始化每種模式下的 R13，使其指向該運行模式的?？臻g ，這樣，當程序的運行進入異常模式時，可以將需要保護的寄存器放入 R13所指向的堆棧，而當程序從異常模式返回時，則從對應的堆棧中恢復，采用這種方式可以保證異常發(fā)生后程序的正常執(zhí)行。 ?當執(zhí)行 BL子程序調(diào)用指令時， R14中得到 R15（程序計數(shù)器 PC）的備份。以上的描述可用指令完成： No. 20 2022 程序計數(shù)器（ r15） ? 當處理器運行于 ARM狀態(tài)： ?所有指令都是 32位寬 ?所有指令必須字對齊 ?因此 PC值存于位 [31:2]，位 [1:0]未定義（指令不能為半字或字節(jié)對齊） ? 當處理器運行于 Thumb狀態(tài)： ?所有指令都是 16位寬 ?所有指令必須半字對齊 ?因此 PC值存于位 [31:1]，位 [0]未定義（指令不能為字節(jié)對齊） ? R15雖然也可用作通用寄存器，但一般不這么使用，因為對 R15的使用有一些特殊的限制，當違反了這些限制時，程序的執(zhí)行結(jié)果是未知的。它們的內(nèi)容可被算術(shù)或邏輯運算的結(jié)果所改變，并且可以決定某條指令是否被執(zhí)行。如果處理器運行特權(quán)模式，這些位也可以由程序修改。 ?對于 ARM體系結(jié)構(gòu) v5及以上的版本的 T系列處理器，當該位為 1時，程序運行于Thumb狀態(tài)，否則運行于 ARM狀態(tài)。 No. 24 2022 r0 r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 r8 r9 r10 r11 r12 r13 (sp) r14 (lr) r15 (pc) cpsr r13 (sp) r14 (lr) spsr r13 (sp) r14 (lr) spsr r13 (sp) r14 (lr) spsr r13 (sp) r14 (lr) spsr r8 r9 r10 r11 r12 r13 (sp) r14 (lr) spsr FIQ IRQ SVC Undef Abort User Mode Current Visible Registers Banked out Registers spsr User r8 r9 r10 r11 r12 r13 (sp) r14 (lr) FIQ Mode IRQ Undef Mode SVC Mode Abort The ARM Register Set No. 25 2022 Register Organization Summary User mode r0r7, r15, and cpsr r8 r9 r10 r11 r12 r13 (sp) r14 (lr) spsr FIQ r8 r9 r10 r11 r12 r13 (sp) r14 (lr) r15 (pc) cpsr r0 r1 r2 r3 r4 r5 r6 r7 User r13 (sp) r14 (lr) spsr IRQ User mode r0r12, r15, and cpsr r13 (sp) r14 (lr) spsr Undef User mode r0r12, r15, and cpsr r13 (sp) r14 (lr) spsr SVC User mode r0r12, r15, and cpsr r13 (sp) r14 (lr) spsr Abort User mode r0r12, r15, and cpsr Thumb state Low registers Thumb state High registers Note: System mode uses the User mode register set No. 26 2022 ARM的寄存器總結(jié) ? 1個專用的程序計數(shù)器 PC,R15 ? 1個專用的當前程序狀態(tài)寄存器 CPSR ? 5個專用的程序狀態(tài)保存寄存器 (用于異常模式下的 SPSR) ? 總計共有 37個物理寄存器，其中 30個通用寄存器， 1個程序計數(shù)器， 6個狀態(tài)寄存器 ? 在每一種模式下只有 R0－ R15， CPSR寄存器程序員可見。 例如處理一個外部的中斷請求。 ? ARM的異常有七種 ?復位異常、 SWI異常、未定義指令異常、數(shù)據(jù)中止和指令中止異常。 No. 29 2022 ARM的 7種異常 No. 30 2022 ARM 7種異常對應的模式 地 址 異 常 進入模式 5個異常模式 優(yōu)先級 6最低 0x0000,0000 復位 管理模式 1 0x0000,0004 未定義指令 未定義模式 6 0x0000,0008 軟件中斷 管理模式 6 0x0000,000C 中止（預取指令） 中止模式 5 0x0000,0010 中止（數(shù)據(jù)） 中止模式 2 0x0000,0014 保留 保留 未使用 0x0000,0018 IRQ IRQ 4 0x0000,001C FIQ FIQ 3 No. 31 2022 ARM異常處理的分類 ?指令執(zhí)行引起的直接異常： ?軟件中斷指令 SWI ?未定義指令 ?預取指令中止 ?指令執(zhí)行引起的簡介異常 ?數(shù)據(jù)中止（ Load 和 Store 數(shù)據(jù)訪問時候的存儲器故障） ?外部產(chǎn)生的與指令流沒有關(guān)系的 異常 ?復位 ?IRQ ?FIQ No. 32 2022 異常響應偽代碼描述 ? ARM處理器發(fā)生異常的時候： 盡量完成當前指令（除了復位異常中止當前指令），然后脫離當前的指令序列處理器異常 ?間接和外部事件異常將占據(jù)當前序列中的指令 ?直接異常按照順序執(zhí)行 ? ARM微處理器對異常的響應過程用偽碼可以描述為： R14_Exception_Mode = Return Link ：保存返回地址 SP
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