【正文】 0 M1 M2 M3 M4 T F — . . . 31 30 29 28 27 26 8 7 6 5 4 3 2 1 0 條件代碼標(biāo)志 保留 控制位 溢出標(biāo)志 進(jìn)位或借位擴(kuò)展 零 負(fù)或小于 IRQ禁止 FIQ禁止 狀態(tài)位 模式位 CPSR寄存器的格式 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 46 2021/11/10 程序狀態(tài)寄存器 ? 簡(jiǎn)介 每個(gè)異常模式還帶有一個(gè)程序狀態(tài)保存寄存器 （ SPSR），它用于保存在異常發(fā)生之前的 CPSR。 S PR A M堆 棧 區(qū)堆棧指針 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快速中斷 R13(SP) R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiq 堆棧是計(jì)算機(jī)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)，因其 LIFO特性， 常應(yīng)用于保存中斷斷點(diǎn)、保存子程序調(diào)用返回點(diǎn)、 保存 CPU現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)等，也用于程序間傳遞參數(shù)。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 23 2021/11/10 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)器 R0(a1) R0 R1(a2) R1 R2(a3) R2 R3(a4) R3 R4(v1) R4 R5(v2) R5 R6(v3) R6 R7(v4) R7 R8(v5) R8 R8_fiq R9(SB,v6) R9 R9_fiq R10(SL,v7) R10 R10_fiq R11(FP,v8) R11 R11_fiq R12(IP) R12 R12_fiq R13(SP) R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiq R14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R14_irq R14_fiq R15(PC) R15 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無 SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq ARM狀態(tài)各模式下的寄存器 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 24 2021/11/10 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)器 R0(a1) R0 R1(a2) R1 R2(a3) R2 R3(a4) R3 R4(v1) R4 R5(v2) R5 R6(v3) R6 R7(v4) R7 R8(v5) R8 R8_fiq R9(SB,v6) R9 R9_fiq R10(SL,v7) R10 R10_fiq R11(FP,v8) R11 R11_fiq R12(IP) R12 R12_fiq R13(SP) R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiq R14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R14_irq R14_fiq R15(PC) R15 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無 SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq ARM狀態(tài)各模式下的寄存器 fi ir t t fi ir t fi ir t fi fi ii所有的 37個(gè)寄存器，分成兩大類： ?31個(gè)通用 32位寄存器； ?6個(gè)狀態(tài)寄存器。此外，特權(quán)模式可以自由的切換處理器模式，而用戶模式不能直接切換到別的模式。 為了使 ARM能夠更好地滿足嵌入式應(yīng)用的需要， ARM體系結(jié)構(gòu)還有以下特點(diǎn)： ARM7TDMIS 支持高密度 16位的 Thumb指令集； 支持片上調(diào)試； 支持 64位乘法； 支持 EmbededICE觀察硬件； ARM7TDMI 的可綜合（ synthesizable）版本（軟核），對(duì)應(yīng)用工程師來說其編程模型與 ARM7TDMI 一致； page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 10 2021/11/10 3. ARM7處理器的三級(jí)流水線 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(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，并使處理和存儲(chǔ)器系統(tǒng)連續(xù)操作，能提供 指令執(zhí)行速度。page 2021/11/10 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 1 第 2章 ARM7體系結(jié)構(gòu) page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 2 2021/11/10 第 2章 目錄 ?1. ARM7體系結(jié)構(gòu) ?2. ARM7的狀態(tài)與模式 ?3. ARM7的寄存器 ?4. ARM7當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器（ CPSR） ?5. ARM7的異常與異常處理 ?6. ARM7的存儲(chǔ)系統(tǒng) page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 3 2021/11/10 第 2章 目錄 ?1. ARM7體系結(jié)構(gòu) ?2. ARM7的狀態(tài)與模式 ?3. ARM7的寄存器 ?4. ARM7當(dāng)前程序狀態(tài) 寄存器（ CPSR） ?5. ARM7的異常與異常處理 ?6. ARM7的存儲(chǔ)系統(tǒng) page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 4 2021/11/10 ARM簡(jiǎn)介 ? ARM是 Advanced RISC Machines的縮寫，它是一家微處理器行業(yè)的知名企業(yè)，該企業(yè)設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC （精簡(jiǎn)指令集）處理器。 ARM7TDMI的 流水線分 3級(jí) ，分別為： 取指 譯碼 執(zhí)行 取指 譯碼 執(zhí)行完成該指令對(duì)應(yīng)的操作 對(duì)已取入到處理器的指令進(jìn)行譯碼分析 從存儲(chǔ)器取指令到處理器 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 11 2021/11/10 三級(jí)流水線結(jié)構(gòu)的指令執(zhí)行順序 PC 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 …… …… 程序存儲(chǔ)器 PC4 PC8 PC+4 周期 1 周期 2 周期 3 周期 4 周期 5 周期 6 取指 譯碼 執(zhí)行 取指 譯碼 執(zhí)行 取指 譯碼 執(zhí)行 取指 譯碼 執(zhí)行 在第 1個(gè)周期， PC指向指令 1，此時(shí)指令 1進(jìn)入三級(jí)流水線的取指階段。 未定義 (und) 中止 (abt) 管理 (svc) 中斷 (irq) 快中斷 (fiq) 系統(tǒng) (sys) page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 18 2021/11/10 ? 異常模式 處理器模式 說明 備注 用戶 (usr) 正常程序工作模式 不能直接切換到其它模式 系統(tǒng) (sys) 用于支持操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)等 與用戶模式類似，但具有可以直接切換到其它模式等特權(quán) 快中斷 (fiq) 支持高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理 FIQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 中斷 (irq) 用于通用中斷處理 IRQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 管理 (svc) 操作系統(tǒng)保護(hù)代碼 系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 中止 (abt) 用于支持虛擬內(nèi)存和 /或存儲(chǔ)器保護(hù) 在 ARM7TDMI沒有大用處 未定義 (und) 支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真 未定義指令異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 未定義 中止管理 中斷 (i ) 快中斷 (fiq) 這五種模式稱為 異常模式 。 page 西安郵電學(xué)院 計(jì)算機(jī)系 25 2021/11/10 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)器 R0(a1) R0 R1(a2) R1 R2(a3) R2 R3(a4) R3 R4(v1) R4 R5(v2) R5 R6(v3) R6 R7(v4) R7 R8(v5) R8 R8_fiq R9(SB,v6) R9 R9_fiq R10(SL,v7) R10 R10_fiq R11(FP,v8) R11 R11_fiq R12(IP) R12 R12_fiq R13(SP) R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiq R14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R14_irq R14_fiq R15(PC) R15 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無 SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 無 用戶無系統(tǒng)_abt 管理_abt t t 中止_und 未定義_irq ir ir 中斷_fiq fi fi fi fi fi