【文章內(nèi)容簡介】 儲字?jǐn)?shù)據(jù)，稱之為大端格式 (Big endian)和小端格式 (Little endian) ARM 原理與應(yīng)用 ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲器格式 —大端格式 Big endian ? 在這種格式中，字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中 ARM 原理與應(yīng)用 ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲器格式 —小端格式 Little endian ? 與大端存儲格式相反，在小端存儲格式中，低地址中存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié) ARM 原理與應(yīng)用 指令長度及數(shù)據(jù)類型 ?ARM微處理器的指令長度可以是 32位（在 ARM狀態(tài)下），也可以為 16位（在 Thumb狀態(tài)下）。 ARM微處理器的存儲器格式 ?ARM微處理器中支持字節(jié)（ 8位）、半字（ 16位）、字（ 32位）三種數(shù)據(jù)類型，其中，字需要 4字節(jié)對齊（地址的低兩位為 0）、半字需要 2字節(jié)對齊（地址的最低位為 0） ARM 原理與應(yīng)用 非對齊的存儲訪問操作 ?在 ARM中，如果存儲單元的地址沒有遵守對齊規(guī)則，則稱為非對齊的存儲訪問操作。 ARM微處理器的存儲器格式 ?非對齊的指令預(yù)取操作 ?非對齊的數(shù)據(jù)訪問操作 ARM 原理與應(yīng)用 非對齊的指令預(yù)取操作 ?當(dāng)處理器處于 ARM狀態(tài)期間，如果寫入到寄存器 PC中的值是非字對齊的，要么指令執(zhí)行的結(jié)果不可預(yù)知，要么地址值中最低兩位被忽略。 ARM微處理器的存儲器格式 ?當(dāng)處理器處于 THUMB狀態(tài)期間，如果寫入到寄存器 PC中的值是非半字對齊的，要么指令執(zhí)行的結(jié)果不可預(yù)知，要么地址值中最低位被忽略。 ARM 原理與應(yīng)用 非對齊的數(shù)據(jù)訪問操作 ?對于 Load/Store操作，如果是非對齊的數(shù)據(jù)訪問操作，系統(tǒng)定義了三種可能的結(jié)果： ARM微處理器的存儲器格式 ?執(zhí)行的結(jié)果不可預(yù)知 ?忽略字單元地址的低兩位的值，即訪問地址為(address AND 0XFFFFFFFC)的字單元；忽略半字單元地址的最低位的值，即訪問地址為 (address AND 0XFFFFFFFE)的半字單元。 ?忽略字單元地址的低兩位的值；忽略半字單元地址的最低位的值；由存儲系統(tǒng)實現(xiàn)這種忽略。也就是說，這時該地址值原封不動地送到存儲系統(tǒng)。 ?當(dāng)發(fā)生非對齊地數(shù)據(jù)訪問時，到底采用上述三種方法中的哪一種，是由各指令指定的。 ARM 原理與應(yīng)用 寄存器組織 ARM微處理器共有 37個 32位寄存器，其中 31個為通用寄存器， 6個為狀態(tài)寄存器。但是這些寄存器不能被同時訪問，具體哪些寄存器是可編程訪問的，取決微處理器的工作狀態(tài)及具體的運行模式。但在任何時候，通用寄存器 R14～ R0、程序計數(shù)器 PC、一個或兩個狀態(tài)寄存器都是可訪問的。 ARM微處理器的寄存器格式 ARM 原理與應(yīng)用 ARM狀態(tài)下的寄存器組織 ? 通用寄存器：通用寄存器包括 R0～ R15，可以分為三類： ?未分組寄存器 R0～ R7 ?分組寄存器 R8～ R14 ?程序計數(shù)器 PC(R15) ARM微處理器的寄存器格式 ARM 原理與應(yīng)用 ARM狀態(tài)下的寄存器組織 ARM微處理器的寄存器格式 ARM 原理與應(yīng)用 未分組寄存器 R0～ R7 ARM微處理器的寄存器格式 ? 在所有的運行模式下，未分組寄存器都指向同一個物理寄存器，他們未被系統(tǒng)用作特殊的用途，因此，在中斷或異常處理進行運行模式轉(zhuǎn)換時，由于不同的處理器運行模式均使用相同的物理寄存器，可能會造成寄存器中數(shù)據(jù)的破壞，這一點在進行程序設(shè)計時應(yīng)引起注意。 ARM 原理與應(yīng)用 分組寄存器 R8～ R12 ARM微處理器的寄存器格式 ? 每次所訪問的物理寄存器與處理器當(dāng)前的運行模式有關(guān) ? R8～ R12：每個寄存器對應(yīng)兩個不同的物理寄存器 ? 當(dāng)使用 fiq模式時，訪問寄存器 R8_fiq～ R12_fiq； ? 當(dāng)使用除 fiq模式以外的其他模式時，訪問寄存器R8_usr～ R12_usr。 ARM 原理與應(yīng)用 分組寄存器 R13～ R14 ARM微處理器的寄存器格式 ? R1 R14：每個寄存器對應(yīng) 6個不同的物理寄存器 ? 其中的一個是用戶模式與系統(tǒng)模式共用，另外 5個物理寄存器對應(yīng)于其他 5種不同的運行模式 ? 采用以下的記號來區(qū)分不同的物理寄存器： ? R13_mode ? R14_mode ? mode為以下幾種之一： usr、 fiq、 irq、 svc、 abt、 und。 ARM 原理與應(yīng)用 ARM狀態(tài)下的寄存器組織 ARM微處理器的寄存器格式 ARM 原理與應(yīng)用 堆棧指針 — R13 ARM微處理器的寄存器格式 ? R13在 ARM指令中常用作堆棧指針，但這只是一種習(xí)慣用法，用戶也可使用其他的寄存器作為堆棧指針。 ? 在 Thumb指令集中，某些指令強制性的要求使用 R13作為堆棧指針。 ? 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，在初始化部分，都要初始化每種模式下的 R13，這樣，當(dāng)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(dāng)程序從異常模式返回時，則從對應(yīng)的堆棧中恢復(fù)。 ARM 原理與應(yīng)用 子程序連接寄存器 — R14 ARM微處理器的寄存器格式 ? R14也稱作子程序連接寄存器或連接寄存器 LR。其他情況下， R14用作通用寄存器。 ? 在每一種運行模式下，都可用 R14保存子程序的返回地址，當(dāng)用 BL或 BLX指令調(diào)用子程序時，將下條指令的地址拷貝給 R14，執(zhí)行完子程序后，又將 R14的值拷貝回 PC，即可完成子程序的調(diào)用返回。 BL SUB1 …… SUB1 STMFD SP!, {regs, LR} /*將 R14存入堆棧 */ …… LDMFD SP！ , {regs,PC}/*完成子程序返回 */ ARM 原理與應(yīng)用 程序計數(shù)器 PC(R15) ARM微處理器的寄存器格式 ? ARM狀態(tài)下，位 [1:0]為 0，位 [31:2]用于保存 PC； ? Thumb狀態(tài)下，位 [0]為 0，位 [31:1]用于保存 PC； ? 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(dāng)違反了這些限制時，程序的執(zhí)行結(jié)果是未知的。 ? 由于 ARM體系結(jié)構(gòu)采用了多級流水線技術(shù) ， 對于 ARM指令集而言 ， PC總是指向當(dāng)前指令的下兩條指令的地址 ，即 PC的值為當(dāng)前指令的地址值加 8個字節(jié) 。 ARM 原理與應(yīng)用 程序狀態(tài)寄存器 (CPSR/SPSR) 寄存器 R16用作 CPSR(當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 )， CPSR可在任何運 行模式下被訪問，它包括條件標(biāo)志 位、中斷禁止位、當(dāng)前處理器模式標(biāo)志位，以及其 他一些相關(guān)的控制和狀態(tài)位。 ARM微處理器的寄存器格式 每一種運行模式下又都有一個專用的物理狀態(tài) 寄存器，稱為 SPSR（備份的程序狀態(tài)寄存器），異 常發(fā)生時， SPSR用于保存 CPSR的值，從異常退出時 則可由 SPSR來恢復(fù) CPSR。 ARM 原理與應(yīng)用 程序狀態(tài)寄存器 (CPSR/SPSR) ARM微處理器的寄存器格式 ?由于用戶模式和系統(tǒng)模式不屬于異常模式，他們沒有 SPSR，當(dāng)在這兩種模式下訪問 SPSR，結(jié)果是未知的 。 ARM 原理與應(yīng)用 Thumb狀態(tài)下的寄存器組織 Thumb狀態(tài)下的寄存器集是 ARM狀態(tài)下寄存器集的一個子集 ARM微處理器的寄存器格式 ? 程序可以直接訪問 8個通用寄存器（ R7～ R0）、程序計數(shù)器（ PC）、堆棧指針（ SP）、連接寄存器（ LR）和 CPSR。 ? 同樣