【正文】 RM處理器對異常中斷的響應過程如下： ★ 保存處理器當前狀態(tài)、中斷屏蔽位以及各條件標志位。它可以放在存儲地址的低端，也可以放在存儲地址的高端?！? 通過跳轉指令，程序可以跳轉到特定的地址標號處執(zhí)行，或者跳轉到特定的子程序處執(zhí)行。ARM指令包括60多個指令，并且支持多種尋址方式：寄存器尋址、立即數尋址、寄存器間接尋址、寄存器變址尋址、多寄存器尋址、堆棧尋址、塊拷貝尋址以及相對尋址等。★ S 位20，表示結果是否影響狀態(tài)寄存器標志位：1影響，0不影響。ARM指令按功能大致可以分為跳轉指令、數據處理指令、乘法類指令、數據傳送指令、協(xié)處理器類指令以及雜項指令（包括狀態(tài)寄存器傳送指令、乘法類指令、軟件中斷指令和斷點指令）。因此ARM指令中還包括了多條協(xié)處理器指令，使用多達16個協(xié)處理器，允許將其他處理器通過協(xié)處理器接口進行緊耦合；ARM還包括幾種內存管理單元的變種，包括簡單的內存保護到復雜的頁面層次。根據cond的不同編碼，可以選擇根據條件碼標志決定指令的執(zhí)行。這種存儲器格式如下圖所示： bigendian格式的存儲系統(tǒng)在littleendian格式中，地址為A的字單元包括字節(jié)單元A、A+A+A+3，其中字節(jié)單元由高位到低位字節(jié)順序為A＋A+A+A；地址為A的字單元包括半字單元A、A+2，其中半字單元由高位到低位字節(jié)順序為A＋A；地址為A的半字單元包括字節(jié)單元A、A+1，其中字節(jié)單元由高位到低位字節(jié)順序為A＋A。地址為A的字數包括地址A、A+A+A+3這4個字節(jié)單元的內容。該地址空間的大小232個8位字節(jié)。 F：快速中斷禁止位；F＝1時禁止FIQ中斷。大部分的ARM指令可以根據CPSR中的這些條件標志位來選擇性地執(zhí)行。在異常中斷返回退出時，可以用SPSR種保存的值來恢復CPSR。CPSR（當前程序狀態(tài)寄存器）可以在任何處理器模式下被訪問。 程序計數器R15又被記作PC。R13寄存器對應6個不同的物理寄存器，即除了前面提過的用戶模式與系統(tǒng)模式共用一個寄存器外，其它模式都有相應的物理寄存器；一般地，R13寄存器在ARM中通常用作棧指針，在ARM指令中這只是一種習慣的用法，并沒有任何指令強制性的使用R13作為棧指針。 ARM寄存器組介紹 ARM處理器一般共有37個寄存器，其中包括：★ 31個通用寄存器，包括程序計數器（PC）在內，這些寄存器都是32位寄存器；★ 6個狀態(tài)寄存器，這些寄存器也是32位寄存器；上一節(jié)已經說過，ARM處理器共有7種不同的處理器模式，在每一種處理器模式中有一組相應的寄存器。在每一種異常模式中都有一組寄存器，供相應的異常處理程序使用，這樣就可以保證在進入異常模式時，用戶模式下的寄存器（保證了程序運行狀態(tài)）不被破壞。大多數的用戶程序運行在用戶模式下，這時，應用程序不能夠訪問一些受操作系統(tǒng)保護的系統(tǒng)資源，應用程序也不能直接進行處理器模式的切換。 ARM處理器模式ARM處理器共有7種運行模式，：表格 ARM處理器模式 除了用戶模式之外的其他6種處理器模式稱為特權模式（Privileged Modes）。6. 寄存器：具體參考下節(jié)相關介紹。ARM為提高運算速度，則采用兩位乘法的方法，根據乘數的2位來實現(xiàn)“加一移位”運算 ；ARM高速乘法器采用328位的結構，這樣，可以降低集成度（其相應芯片面積不到并行乘法器的1/3）。它由32位ALU、若干個32位通用寄存器以及狀態(tài)寄存器、328位乘法器、3232位桶形移位寄存器、指令譯碼以及控制邏輯、指令流水線和數據/地址寄存器組成。3 ARM體系結構介紹在介紹具體的ARM Bootloader的實現(xiàn)之前，首先介紹一下ARM的體系結構，因為Bootloader是與處理器芯片緊密相連的。雙核協(xié)同工作，各用所長，有效地提高了數據處理能力核傳輸速度，但是RISC+DSP分立的雙核結構存在兩核之間互相通信的困難和分別編程的麻煩，為此發(fā)展了兩核融合在一起的單核結構，同時將指令集也合二為一，簡化編程提高效率，將CPU提升到可快速運算多媒體的算法，實現(xiàn)許多音視頻的解碼功能?！?大量使用寄存器，數據處理指令只對寄存器進行操作，只有加載/ 存儲指令可以訪問存儲器，以提高指令的執(zhí)行效率。基于以上的不合理性，1979年美國加州大學伯克利分校提出了RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機）的概念，RISC并非只是簡單地去減少指令，而是把著眼點放在了如何使計算機的結構更加簡單合理地提高運算速度上?！　ntel StrongARM處理器是便攜式通訊產品和消費類電子產品的理想選擇，已成功應用于多家公司的掌上電腦系列產品（6）Intel Xscale微處理器系列有關Intel Xscale微處理器系列，會在后面相關篇幅中進行介紹。　　ARM10E系列微處理器主要應用于下一代無線設備、數字消費品、成像設備、工業(yè)控制、通信和信息系統(tǒng)等領域。★ 支持VFP10浮點處理協(xié)處理器。　　ARM10E系列微處理器的主要特點如下：★ 支持DSP指令集，適合于需要高速數字信號處理的場合?！?主頻最高可達300MIPS?！?支持VFP9浮點處理協(xié)處理器?！　RM9E系列微處理器的主要特點如下：★ 支持DSP指令集，適合于需要高速數字信號處理的場合?！　RM9系列微處理器主要應用于無線設備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機頂盒、高端打印機、數字照相機和數字攝像機等?！?支持32位的高速AMBA總線接口。（2）ARM9微處理器系列ARM9系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。 ★ 主頻最高可達130MIPS，高速的運算處理能力能勝任絕大多數的復雜應用?！?。ARM體系有變種，也就是說有些版本具備特定功能，在各個版本的版本號上可以體現(xiàn)出來，說明如下：T： 支持16位壓縮指令集Thumb；　　D： 支持片上Debug；M：內嵌硬件乘法器（Multiplier），增加用于長乘法操作的指令；　　I： 嵌入式ICE，支持片上斷點和調試點；E：增強型DSP指令；ARM構架誕生至今，已經產生了多次變革，每一次都帶來性能上的極大飛躍，其過程包括：★ V1構架（ARM1） 基本的數據處理指令（無乘法） 字節(jié)、半字和字的Load/Store指令轉移指令，包括子程序的調用和鏈接指令軟件中斷指令尋址空間64MB★ V2構架（ARM2，ARM3）增加乘法和乘法指令增加支持協(xié)處理器的操作增加快速中斷模式增加SWP/SWPB的存儲器和寄存器交換指令★ V3構架（ARM6）增加了MRS/MSR指令，訪問新增的CPSR/SPSR寄存器增加了異常處理返回尋址空間4GB★ V4構架（ARM7, ARM9）增加符號化和非符號化半字及符號化字節(jié)的存取指令增加16位的Thumb指令完善軟件中斷SWI指令★ V5構架（ARM10）帶有鏈接和交換的轉移BLX指令計數前導零CLZ指令BRK中斷指令增加了一些信號處理的指令★ V6構架增加了SIMD功能擴展，為包括音頻/視頻處理在內的應用系統(tǒng)提供優(yōu)化功能接下來就簡要介紹一下各主要系列處理器的特點。ARM公司是專門從事基于RISC技術芯片設計開發(fā)的公司，作為知識產權供應商，本身不直接從事芯片生產，靠轉讓設計許可由合作公司生長各具特色的芯片。特別是，隨著近年來，微處理器結構由RISC（精簡指令集）全面取代傳統(tǒng)的CISC（復雜指令集），因為ARM是著名的RISC的擁護者。2 ARM處理器簡介嵌入式系統(tǒng)的核心部件是各種類型的嵌入式處理器。如何實現(xiàn)bootloader的基本功能，如何針對基于ARM體系的微處理器來實現(xiàn)bootloader，就成為本課題的一個基本論題?，F(xiàn)在，專門為嵌入式產品開發(fā)的各個操作系統(tǒng)層出不窮，WINDOW CE，POCKET PC，Linux等等，各界關注地也特別多。世界上幾乎所有的主要半導體廠商都生產基于ARM體系結構的通用芯片，如TI，Motorola，Intel，NS，Ateml，Philips，SAMSUNG等。嵌入式軟件，特別是操作系統(tǒng)的支持，使得對硬件的要求越來越高。通常，應用系統(tǒng)對嵌入式軟件的基本要求是體積小、執(zhí)行速度快、具有較好的可剪裁性和可移植性。嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術、電子技術和各行業(yè)的具體應用相結合后的產物，它是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。 ARM。 ARM。本文所要研究的就是基于ARM嵌入式系統(tǒng)bootloader的設計與實現(xiàn)。最近的一種趨勢是一個功能強大的嵌入式系統(tǒng)通常需要一種操作系統(tǒng)來給予支持，這種操作系統(tǒng)是已經成熟并且穩(wěn)定的,可以是嵌入式的Linux，WINCE等等。XXXXXXXXX2011屆畢業(yè)設計說明書 系統(tǒng)引導程序（Bootloader）的設計與實現(xiàn) 系 、 部： 計算機與信息科學系 學生姓名： 指導教師： 職稱 專 業(yè)： 計算機科學與技術 班 級： 完成時間： 2011年6月3日 43 / 49摘 要隨著移動設備的流行和發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經成為一個熱點。嵌入式系統(tǒng)的功能越來越強大，實現(xiàn)也越來越復雜，隨之出現(xiàn)的就是可靠性大大降低。究其原因，它的以精簡指令構架為主又不放棄與復雜指令平衡的設計，使得在獲得高性能的同時又能做到低功耗。關鍵詞 ： 嵌入式系統(tǒng)。s reduced instruction set architecture and plex instructions not to give a balanced design, makes do while achieving high performance with low power consumption. This paper is to study the ARMbased embedded system design and implementation of is the implementation of embedded systems in the period before the operating system kernel code, and its basic function is to load the kernel image. In practice platform, the subject of hardware S3C2440A used as the ARM9 family processor, with a certain representation, and in order to build a practical platform hardware issues, software to Linux as the operating system.Keywords: embedded system。嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可剪裁來適應系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。不同應用對嵌入式軟件系統(tǒng)有不同的要求，并且隨著計算機技術的發(fā)展，這些要求也在不斷變化。但是，當系統(tǒng)變得越來越復雜時，就需要一個嵌入式操作系統(tǒng)來支持，否則應用軟件就會變得過于復雜，使開發(fā)難度過大，安全性和可靠性都難以保證。ARM技術以其較高的性能和功效，使得在嵌入式系統(tǒng)中得到廣泛應用。隨著嵌入式產品中高端微處理器ARM的加入以及軟件上操作系統(tǒng)的支持，使得整個嵌入式系統(tǒng)擁有了完整的構架。Bootloader本身的功能就是引導與加載內核鏡像。在實現(xiàn)過程中具體研究開發(fā)如下：★ 選擇基于ARM 920T構架的S3C2440A芯片作為處理器，并以此構建一套硬件開發(fā)系統(tǒng)★ 與實際項目接軌，選擇GNU的linux作為系統(tǒng)的操作系統(tǒng)★ 在上述軟硬件開發(fā)系統(tǒng)上實現(xiàn)基于S3C2440A的bootloader的基本功能，即引導加載內核鏡像的功能★ 在ARM920T的構架基礎上在理論上擴展到ARM系統(tǒng)，分析對于ARM系統(tǒng)，bootloader實現(xiàn)的一些共性以及一些限制★ 分析對于實現(xiàn)bootloader，移植到其他ARM平臺的相關處理 主要內容根據所涉及的主要研究工作，本文的內容主要包括一下幾個部分：第2章簡要敘述ARM世界的一些主流處理器以及其優(yōu)勢特點；緊接著第3章則詳細描述了ARM的體系結構，指令系統(tǒng)；第4章的內容是介紹bootloader的概念，并專門針對ARM bootloader進行了詳細說明；第5章在介紹軟硬件平臺之后詳細介紹了bootloadr的實現(xiàn)；最后一章進行一下總結與展望。其中，ARM是一種近年來在嵌入式系統(tǒng)中有著強大影響力的微處理器設計商和制造商，ARM的設計非常適合與小的電源供電系統(tǒng)。目前，采用ARM技術只是產權（IP）核的微處理器，即通常我們所說的ARM微處理器，已經遍及工業(yè)控制、消費類電子產品、通信系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產品市場，基于ARM技術的微處理應用約占據了32位RISC微處理器75％以上的市場份額，ARM技術正在逐步滲入我們生活的各個方面。 ARM處理器介紹ARM處理器目前包括下面幾個系列的處理器產品以及其他廠商實現(xiàn)的基于ARM體系結構的處理器：ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、 ARM10E系列、SecurCore系列、Intel的Xscale系列、Intel的StrongARM系列?！?極低的功耗，適合對功耗要求較高的應用，如便攜式產品?！?指令系統(tǒng)與ARM9系列、ARM9E系列和ARM