【文章內容簡介】 寄存器都是 32位 寄存器。 ? （ 2） 6個狀態(tài)寄存器 ：狀態(tài)寄存器也是 32位的寄存器，但是目前只使用了其中的 14位 。 65 TM 65 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 當前可見寄存器 備用寄存器 ARM 寄存器 66 TM 66 寄存器組織概要 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模式使用 user模式寄存器集 67 TM 67 ARM 寄存器 ? ARM 有 37個 32Bits長的寄存器 . ? 1 個用作 PC( program counter) ? 1個用作 CPSR(current program status register) ? 5個用作 SPSR(saved program status registers) ? 30 個通用寄存器 68 TM 68 ? 當前處理器的模式決定著哪組寄存器可操作 . 任何模式都可以存?。? ? 相應的 r0r12子集 ? 相應的 r13 (the stack pointer, sp) and r14 (the link register, lr) ? 相應的 r15 ( the program counter, pc) ? 相應的 CPSR(current program status register, cpsr) ? 特權模式 (除 system模式 ) 還可以存?。? ? 相應的 spsr (saved program status register) 69 TM 69 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 U n d e f i n e d J 70 TM 70 ? 當處理器執(zhí)行在 ARM狀態(tài) : ? 所有指令 32 bits 寬 ? 所有指令必須 word 對齊 ? 所以 pc值 由 bits [31:2]決定 , bits [1:0] 未定義 (所以指令不能 halfword / byte對齊 ). 程序指針 PC (r15) 71 TM 71 ? 當處理器執(zhí)行在 Thumb狀態(tài) : ? 所有指令 16 bits 寬 ? 所有指令必須 halfword 對齊 ? 所以 pc值 由 bits [31:1]決定 , bits [0] 未定義 (所以指令不能 byte對齊 ). 72 TM 72 ARM異常處理 異常通常定義為：處理器需要中止指令正常執(zhí)行的任何情形并轉向相應的處理，包括ARM內核產生復位，取指或存儲器訪問失敗，遇到未定義指令，執(zhí)行軟件中斷指令，或者出現外部中斷等。 大多數異常都對應一個軟件的異常處理程序，也就是在異常發(fā)生時執(zhí)行的軟件程序。 73 TM 73 2． 5． 1 異常入口 ? ARM處理器的異常分為數據中止、快速中斷請求、普通中斷請求、預取指中止、軟件中斷、復位及未定義指令共 7種 。 74 TM 74 異常類型 處理器模式 優(yōu)先級 向量表偏移 復 位 SVC 1 0x00000000 未定義指令 UND 6 0x00000004 軟件中斷 SWI SVC 6 0x00000008 預取指中止 ABT 5 0x0000000c 數據中止 ABT 2 0x00000010 保留 / / 0x00000014 IRQ中斷 IRQ 4 0x00000018 FIQ中斷 FIQ 3 0x0000001c 75 TM 75 ? 1． 復位 具有最高的優(yōu)先級，是系統(tǒng)啟動（或芯片復位）時調用的程序。復位程序對異常處理程序和系統(tǒng)進行初始化（包括配置儲存器和 Cache）。同時要保證在 IRQ和 FIQ中斷允許之前初始化外部中斷源，避免在沒有設置好相應的處理程序前產生中斷。還要設置好各種處理器模式的堆棧指針。 76 TM 76 ? 2．引起 未定義指令異常 ： ? ARM 試圖執(zhí)行一條真正的未定義指令； ? ARM 遇到一條協(xié)處理器指令，可是系統(tǒng)中的協(xié)處理器硬件并不存在； ? ARM 遇到一條協(xié)處理器指令，系統(tǒng)中協(xié)處理器硬件也存在，可是 ARM 不是在超級用戶模式。 ? 解決方法： ? 在處理程序中執(zhí)行軟協(xié)處理器仿真； ? 禁止在非超級用戶模式下操作； ? 報告錯誤并退出。 77 TM 77 ? 3． 數據中止異常 ? 指示訪問了無效的存儲器地址，或者當前代碼沒有正確的數據訪問權限。 78 TM 78 ? 4． 預取指中止 ? 由于處理器預取的指令地址不存在，或者地址無法訪問，當被預取的指令執(zhí)行時，發(fā)生預取指中止異常。 79 TM 79 ? 5. FIQ中斷 的優(yōu)先級比 IRQ中斷 的優(yōu)先級要高，且內核進入 FIQ處理程序時，把 FIQ和 IRQ都禁止 ? 6． 軟中斷（ SWI） 和未定義指令異常的優(yōu)先級最低，共享同一優(yōu)先級，兩者不可能同時出現。 80 TM 80 2． 6 存儲方式與存儲器映射機制 ? ARM處理器地址空間大小為 4G字節(jié)，這些字節(jié)的單元地址是一個無符號的 32位數值，其取值范圍為 0~2321。各存儲單元地址作為 32位無符號數，可以進行常規(guī)的整數運算。 ? 當程序正常執(zhí)行時，每執(zhí)行一條 ARM指令，當前指令計數器加 4個字節(jié)；每執(zhí)行一條Thumb指令，當前指令計數器加 2個字節(jié)。 81 TM 81 2． 6． 1 數據存儲格式 ? 小端存儲格式（ LittleEndian） 82 TM 82 ? 大端存儲格式（ BigEndian） 83 TM 83 ARM流水線技術分析 ? ARM7流水線技術 與三級流水線運行情況分析 ? ARM9流水線技術與五級流水線互鎖分析 ? ARM10E 系列概述 84 TM 84 ? 流水線分析部分詳細信息參考 教材 《 ARM嵌入式系統(tǒng)結構與編程 》 第二章 85 TM 第 3章 ARM指令集尋址方式 ARM指令尋址方式可分為四大類： 數據處理指令尋址 Load/Store指令的尋址 批量 Load/Store指令的尋址 協(xié)處理指令尋址。 86 TM 86 內容提要 3． 1 ARM指令的編碼格式 3． 2 數據處理指令尋址方式 3． 3 Load/Store指令尋址 3． 4 批量 Load/Store指令尋址方式 3． 5 協(xié)處理器指令尋址方式 87 TM 87 3． 1 ARM指令的編碼格式 ? 一般編碼格式 ? 指令條件碼 88 TM 88 一般編碼格式 ? 每條 ARM指令占有 4個字節(jié)，其指令長度為 32位 cond（ bit[31:28]） 指令執(zhí)行的條件碼； type（ bit[27:26]） 指令類型碼 （ ） 指令執(zhí)行的條件碼；（ ） 指令類型碼（ ） 指令執(zhí)行的條件碼；（ ） 指令類型碼（ ） 指令執(zhí)行的條件碼；（ ） 指令類型碼（ ） 指令執(zhí)行的條件碼；（ ） 指令類型碼（ ） 指令執(zhí)行的條件碼；（ ） 指令類型碼cond（ bit[31:28]） 4 指令執(zhí)行的條件碼 type（ bit[27:26]） 2 指令類型碼 opcode（ bit[24:21]） 4 指令操作碼； S （ bit[20]） 1 決定指令的操作結果是否影響 CPSR ； Rn （ bit[19:16]） 4 包含第一個操作數的寄存器編碼； Rd （ bit[15:12]） 4 目標寄存器編碼； Operand2（ bit[11:0]） 12 指令第二個操作數。 89 TM 89 ? ARM匯編指令語法格式： ? opcode{cond}{S}Rd,Rn,operand2 90 TM 90 指令條件碼 ? 0000 EQ 相等 Z=1 ? 0001 NE 不相等 Z=0 ? 0010 CS/HS 無符號大于等于 C=1 ? 0011 CC/LO 無等號小于 C=0 ? 0100 MI 負數 N=1 ? 0101 PL 非負數 N=0 ? 0110 VS 上溢出 V=1 ? 0111 VC 沒有上溢出 V=0 ? 1000 HI 無符號數大于 C=1且 Z=0 ? 1001 LS 無符號小于等于 C=0或 Z=1 ? 1010 GE 有符號數大于等于 N=1且 V=1 或 N=0且 V=0 ? 1011 LT 有符號數小于 N=1且 V=0 或 N=0且 V=1 ? 1100 GT 有符號數大于 Z=0且 N=V ? 1101 LE 有符號數小于 /等于 Z=1或 N!=