【正文】 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 一般的通用寄存器 R13_fiq R13_irq R13_und R13_abt R13_svc R13 R12_fiq R12 R11_fiq R11 R10 fiq R10 R9_fiq R9 R8_fiq R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 其中 R0～ R7為未分組的寄存器 ，也就是說對于任何處理器模式，這些寄存器都對應于相同的 32位物理寄存器。但是如果允許在 IRQ模式下的中斷處理程序重新使能IRQ中斷，并且發(fā)生了嵌套的 IRQ中斷時，外部中斷處理程序保存在 R14_irq中的任何值都將被嵌套中斷的返回地址所覆蓋。 88 程序狀態(tài)寄存器 1 ? ARM7TDMI 包含當前程序狀態(tài)寄存器 (CPSR), 加上 5個程序狀態(tài)保存寄存器 SPSR，當異常發(fā)生時，用于保存CPSR的狀態(tài) ? 這些寄存器的功能是 : ?保存 ALU當前操作信息 ?控制允許和禁止中斷 ?設置處理器操作模式 89 程序狀態(tài)寄存器 2 ? N, Z, C and V 條件碼標志 ? 可以在處理器中作為數(shù)學和邏輯操作改變 ? 可以被所有的指令測試，以決定指令是否被執(zhí)行 ? N : Negative. Z : Zero. C : Carry. V : oVerflow ? I and F 位是中斷禁止位 ? M0, M1, M2, M3 and M4 位是模式位 90 程序狀態(tài)寄存器 ? 條件位： ? N = 1結果為負 ,0結果為正或 0 ? Z = 1結果為 0,0結果不為 0 ? C =1進位， 0借位 ? V =1結果溢出， 0結果沒溢出 ? Q 位： ? 僅 ARM 5TE/J架構支持 ? 指示增強型 DSP指令是否溢出 ? J 位 ? 僅 ARM 5TE/J架構支持 ? J = 1: 處理器處于 Jazelle狀態(tài) ? 中斷禁止位： ? I = 1: 禁止 IRQ. ? F = 1: 禁止 FIQ. ? T Bit ? 僅 ARM xT架構支持 ? T = 0: 處理器處于 ARM 狀態(tài) ? T = 1: 處理器處于 Thumb 狀態(tài) ? Mode位 (處理器模式位 ): ? 0b10000 User ? 0b10001 FIQ ? 0b10010 IRQ ? 0b10011 Supervisor ? 0b10111 Abort ? 0b11011 Undefined ? 0b11111 System 27 31 N Z C V Q 28 6 7 I F T mode 16 23 8 15 5 4 0 24 f s x c。 79 內(nèi)部寄存器 ? R14寄存器注意要點 當發(fā)生異常嵌套時，這些異常之間可能會發(fā)生沖突。 69 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實際訪問的寄存器 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 CPSR R15 R14 R13 R12 R11 R10 R9 R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 用戶 無系統(tǒng) SPSR_abt R14_svc R13_svc 管理 SPSR_abt R14_abt R13_abt 中止 SPSR_und R14_und R13_und 未定義 SPSR_irq R14_irq R13_irq 中斷 SPSR_fiq R14_fiq R13_fiq R12_fiq R11_fiq R10 R9_fiq R8_fiq 快中斷 ARM狀態(tài)各模式下可以訪問的寄存器 70 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實際訪問的寄存器 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 一般的通用寄存器 R13_fiq R13_irq R13_und R13_abt R13_svc R13 R12_fiq R12 R11_fiq R11 R10 fiq R10 R9_fiq R9 R8_fiq R8 R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0 在匯編語言中寄存器 R0～ R13為保存數(shù)據(jù)或地址值的 通用寄存器 。 ARM9 ARM920T：帶有獨立的 16KB 數(shù)據(jù)和指令 Cache； ARM22T：帶有獨立的 8位 KB 數(shù)據(jù)和指令 Cache； ARM940T–包括更小數(shù)據(jù)和指令Cache和一個 MPU ? 基于 ARM9TDMI ，帶 16位的 Thumb指令集，增強代碼密度最多到 35%； ? 在 300MIPS（Dhrystone ）； ? 集成了數(shù)據(jù)和指令 Chche； ? 32位 AMBA總線接口的 MMU支持； ? 可在 、 上實現(xiàn)。 Multiplyaccumulate ? 支持協(xié)處理器 ? 支持線程同步 ? 26 bit 地址總線 25 ARM體系結構版本 2 ? V3版本推出 32位尋址能力 ,結構擴展變化為 ? T—16位壓縮指令集 ? M—增強型乘法器 ,產(chǎn)生全 64位結果 (32X32?64or32X32+64 ?64) ? V4版本增加了半字 load和 store指令 ? V5版本改進了 ARM和 Thumb之間的交互 ,結構擴展變化為 : ? E增強型 DSP指令集 ,包括全部算法操作和 16位乘法操作 ? J支持新的 JAVA,提供字節(jié)代碼執(zhí)行的硬件和優(yōu)化軟件加速功能 26 ARM 體系結構更新 27 體系結構變化 – 1* ? THUMB指令集 ( ‘T’) ? THUMB 指令集 : 32位 ARM指令集的子集，按 16位指令重新編碼 ?代碼尺寸小 ( up to 40 % pression) ?簡化設計 28 體系結構變化 2 ? 長乘法指令 (‘M’) ? 32x32 = 64 bit. 提供全 64位結果 ? 增強 DSP 指令集 (‘E’) ? 可附加在 ARM中的 DSP指令 ? 64 bit 轉換 ? 在 v5版本中第一次推出 ? 處理器內(nèi)核的變化 ? D: 在片調(diào)試 . 處理器可響應調(diào)試暫停請求 ? I: Embedded ICE. 支持片上斷點調(diào)試 29 體系結構變化 3 ? ARM DSP 指令集 ? 對于音頻 DSP應用提供高達 70%的處理速度 ? Jazelle ? 提供比基于軟件的 JAVA虛擬機（ JVM）更高的性能 ? 與非 JAVA加速核相比，提供 8倍 JAVA加速性能和降低 80%的功耗 ? 139 字節(jié)碼直接在硬件上執(zhí)行， 88個字節(jié)碼在軟件上執(zhí)行 30 ARM體系結構的發(fā)展 SA110 ARM7TDMI 4T 1 Halfword and signed halfword / byte support System mode Thumb instruction set 2 4 ARM9TDMI SA1110 ARM720T ARM940T Improved ARM/Thumb Interworking CLZ 5TE Saturated maths DSP multiplyaccumulate instructions XScale ARM1020E ARM9ES ARM966ES 3 Early ARM architectures ARM9EJS 5TEJ ARM7EJS ARM926EJS Jazelle Java bytecode execution 6 ARM1136EJS ARM1026EJS SIMD Instructions Multiprocessing V6 Memory architecture (VMSA) Unaligned data support 31 ARM流水線 ADD SUB ADD CMP SUB ADD 取指 譯碼 執(zhí)行 時間 周期 1 周期 2 周期 3 32 ARM流水線的級數(shù) ? ARM9流水線增加到 5級，增加了存儲器訪問段和回寫段，使ARM9處理能力平均可達到 Dhrystone，指令吞吐量增加了約13%。 ARM的發(fā)展歷程 1 15 ? ARM7TDMI 是 ARM公司最成功的微處理器 IP之一，至今在蜂窩電話領域已銷售了數(shù)億個微處理器。 ? Dhrystone。但把所有的外圍設備都集成到一個芯片上也不是一種好的解決方案。 ? 32位嵌入式微處理器市場，我們可以發(fā)現(xiàn)超過 100家的芯片供應商和近 30種指令體系結構。而MIPS則采用 MIPS16方法來解決這個問題。 ? 寄存器：用于存儲暫時性的數(shù)據(jù)。 ARM2具有 32位數(shù)據(jù)總線和 24位地址總線，帶有 16個寄存器。 ? ARM技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。 W I M 45 周期 操作 ADD R1, R1, R2 SUB R3, R4, R1 ORR R8, R3, R4 AND R6, R3, R1 EOR R3, R1, R2 LDR R4, [R7] 最佳流水線 ? 本例中，用了 6個時鐘周期執(zhí)行 6條指令， CPI = 1。此外，特權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。但是在 Thumb指令集中存在使用R13的指令。偏移量是 8還是 12取決于具體的 ARM芯片，但是對于一個確定的芯片，這個值是一個常量。 84 內(nèi)部寄存器 ? 讀 R15的限制 正常操作時，從 R15讀取的值是處理器正在取指的地址，即當前正在執(zhí)行指令的地址加上 8個字節(jié)（兩條 ARM指令的長度）。 74 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱