【文章內(nèi)容簡介】 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。處理器模式 說明 備注 用戶 (usr) 正常程序運(yùn)行的工作模式 不能直接從用戶模式切換到其它模式特權(quán)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)異常模式快中斷 (fiq) 快速中斷請求處理 只有在 FIQ異常響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式中斷 (irq) 中斷請求處理 只有在 IRQ異常響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式管理 (svc) 供操作系統(tǒng)使用的一種保護(hù)模式只有在系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式中止 (abt) 用于虛擬內(nèi)存和 /或存儲(chǔ)器保護(hù) 在 ARM7內(nèi)核中沒有多大用處未定義(und) 支持軟件仿真的硬件協(xié)處理器只有在未定義指令異常響應(yīng)時(shí)，才進(jìn)入此模式? 處理器模式 這兩種模式都不能由異常進(jìn)入，想要進(jìn)入必須修改CPSR， 而且它們使用完全相同的寄存器組。 系統(tǒng)模式 是特權(quán)模式，不受用戶模式的限制。操作系統(tǒng)在該模式下訪問用戶模式的寄存器就比較方便，而且操作系統(tǒng)的一些特權(quán)任務(wù)可以使用這個(gè)模式訪問一些受控的資源。這五種模式稱為 異常模式 。它們除了可以通過程序切換進(jìn)入外，也可以由特定的異常進(jìn)入。當(dāng)特定的異常出現(xiàn)時(shí)，處理器進(jìn)入相應(yīng)的模式。每種異常模式都有一些獨(dú)立的寄存器，以避免異常退出時(shí)用戶模式的狀態(tài)不可靠。何時(shí)進(jìn)入異常模式，具體規(guī)定如下：?處理器復(fù)位之后進(jìn)入管理模式，操作系統(tǒng)內(nèi)核通常處于管理模式；?當(dāng)處理器訪問存儲(chǔ)器失敗時(shí)，進(jìn)入數(shù)據(jù)訪問中止模式；?當(dāng)處理器遇到?jīng)]有定義或不支持的指令時(shí)，進(jìn)入未定義模式；?中斷模式與快速中斷模式分別對 ARM處理器 2種不同級(jí)別的中斷作出響應(yīng)。吳貴芳 qq:6974784電子信息工程學(xué)院37Henan University of Sci. Tech. ARM內(nèi)部寄存器? 簡介 在 ARM處理器 內(nèi)部共有 37個(gè)用戶可訪問的寄存器，分別為 31個(gè)通用 32位寄存器 和 6個(gè)狀態(tài)寄存器。 ARM處理器共有 7種不同的處理器模式，每種模式都有一組相應(yīng)的寄存器組，最多可以 18個(gè)活動(dòng)的寄存器。吳貴芳 qq:6974784電子信息工程學(xué)院38Henan University of Sci. Tech.ARM狀態(tài)各模式下的寄存器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) R0R1(a2) R1R2(a3) R2R3(a4) R3R4(v1) R4R5(v2) R5R6(v3) R6R7(v4) R7R8(v5) R8 R8_fiqR9(SB,v6) R9 R9_fiqR10(SL,v7) R10 R10_fiqR11(FP,v8) R11 R11_fiqR12(IP) R12 R12_fiqR13(SP) R13 R13_scv R13_abt R13_und R13_irq R13_fiqR14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R13_irq R14_fiqR15(PC) R15狀態(tài)寄存器CPSR CPSRSPSR － SPSR_svc SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 所有的 37個(gè)寄存器，分成兩大類：167。31個(gè)通用 32位寄存器；167。6個(gè)狀態(tài)寄存器。吳貴芳 qq:6974784電子信息工程學(xué)院39Henan University of Sci. Tech.ARM狀態(tài)各模式下可以訪問的寄存器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) R0R1(a2) R1R2(a3) R2R3(a4) R3R4(v1) R4R5(v2) R5R6(v3) R6R7(v4) R7R8(v5) R8 R8_fiqR9(SB,v6) R9 R9_fiqR10(SL,v7) R10 R10_fiqR11(FP,v8) R11 R11_fiqR12(IP) R12 R12_fiqR13(SP) R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiqR14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R14_irq R14_fiqR15(PC) R15狀態(tài)寄存器CPSR CPSRSPSR － SPSR_svc SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq吳貴芳 qq:6974784電子信息工程學(xué)院40Henan University of Sci. Tech.未分組的通用寄存器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) R0R1(a2) R1R2(a3) R2R3(a4) R3R4(v1) R4R5(v2) R5R6(v3) R6R7(v4) R7R8(v5) R8 R8_fiqR9(SB,v6) R9 R9_fiqR10(SL,v7) R10 R10_fiqR11(FP,v8) R11 R11_fiqR12(IP) R12 R12_fiqR13(SP) R13 R13_scv R13_abt R13_und R13_irq R13_fiqR14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R13_irq R14_fiqR15(PC) R15狀態(tài)寄存器CPSR CPSRSPSR － SPSR_svc SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq寄存器 R0～ R7為 未分組的通用寄存器 ，它們在任何處理器模式都對應(yīng)于相同的 32位物理寄存器。第一類分組的通用寄存器寄存器 R8～ R12有兩個(gè)分組的物理寄存器。一個(gè)用于除 FIQ模式之外的所有寄存器模式，另一個(gè)用于 FIQ模式。在發(fā)生 FIQ中斷后，處理器不必為保護(hù)寄存器而浪費(fèi)時(shí)間，從而加速了 FIQ的處理速度。第二類分組的通用寄存器寄存器 R1 R14分別有 6個(gè)分組的物理寄存器。 1個(gè)用于用戶和系統(tǒng)模式，其余 5個(gè)分別用于 5種異常模式。寄存器 R13通常作為堆棧指針 （ SP），用于保存待使用的寄存器的內(nèi)容。寄存器 R14稱為 鏈接寄存器 （ LR），在結(jié)構(gòu)上有兩個(gè)特殊功能：167。當(dāng)使用 BL指令調(diào)用子程序時(shí)，返回地址將自動(dòng)存入 R14中；167。當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，將 R14對應(yīng)的異常模式版本設(shè)置為異常返回地址（有些異常有一個(gè)小的固定偏移量）。程序計(jì)數(shù)器寄存器 R15稱為 程序計(jì)數(shù)器 （ PC），它指向正在 “取指 ”的指令。狀態(tài)寄存器寄存器 CPSR為 當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 ，在異常模式中，另外一個(gè)寄存器 “程序狀態(tài)保存寄存器（ SPSR） ”可以被訪問。每種異常都有自己的 SPSR，在進(jìn)入異常時(shí)它保存 CPSR的當(dāng)前值，異常退出時(shí)可通過它恢復(fù) CPSR。吳貴芳 qq:6974784電子信息工程學(xué)院41Henan University of Sci. Tech. ARM內(nèi)部寄存器? 在 Thumb狀態(tài)各模式下實(shí)際訪問的寄存器 Thumb狀態(tài)寄存器集是 ARM狀態(tài)集的子集，程序員可以直接訪問的寄存器為：167。8個(gè)通用寄存器 R0～ R7；167。程序計(jì)數(shù)器（ PC）；167。堆棧指針（ SP）；167。鏈接寄存器（ LR）；167。當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器（ CPSR）。吳貴芳 qq:6974784電子信息工程學(xué)院42Henan University of Sci. Tech.在 Thumb狀態(tài)各模式下的寄存器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) R0R1(a2) R1R2(a3) R2R3(a4) R3R4(v1) R4R5(v2) R5R6(v3) R6R7(v4,WR) R7SP R13 R13_scv R13_abt R13_und R13_irq R13_fiqLR R14 R14_svc R14_abt R14_und R13_irq R14_fiqPC R15狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR? 未分組的通用寄存器第二類分組的通用寄存器在匯編語言中寄存器 R0～ R7為通用寄存器，對于任何處理器模式，它們中的每一個(gè)都對應(yīng)于相同的 32為物理寄存器。堆棧指針 SP對應(yīng) ARM狀態(tài)的寄存器 R13。每個(gè)異常模式都有其自身的 SP分組版本，SP通常指向各異常模式所專用的堆棧。注意 ：在發(fā)生異常時(shí)，處理器自動(dòng)進(jìn)入ARM狀態(tài)。鏈接寄存器 LR對應(yīng) ARM狀態(tài)寄存器 R14。注意 ：在發(fā)生異常時(shí)，處理器 自動(dòng) 進(jìn)入狀態(tài)。吳貴芳 qq:6974784電子信息工程學(xué)院43Henan University of Sci. Tech.ARM狀態(tài)Thumb寄存器在 ARM狀態(tài)寄存器上的映射R0R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11R12堆棧指針 (R13)連接寄存器 (R14)程序計(jì)數(shù)器 (R15)CPSRSPSRR0R1R2R3R4R5R6R7堆棧指針 (SP)連接寄存器 (LR)程序計(jì)數(shù)器 (PC)CPSRThumb狀態(tài) Thumb狀態(tài) R0～ R7與ARM狀態(tài) R0～ R7相同；1 Thumb狀態(tài) CPSR(無SPSR)與 ARM狀態(tài) CPSR相同。5 Thumb狀態(tài) SP映射到ARM狀態(tài) R13；2 Thumb狀態(tài) LR映射到ARM狀態(tài) R14； 3 Thumb狀態(tài) PC映射到ARM狀態(tài) R15(PC)；4低端寄存器高端寄存器 在 Thumb狀態(tài)中，高端寄存器的訪問是受到限制的，只有 MOV、 CMP和 ADD指令可以對其訪問，可以用于數(shù)據(jù)的快速暫存。吳貴芳 qq:6974784電子信息工程學(xué)院44Henan University of Sci. Tech.ARMThumbARMResetBXBXARM中斷服務(wù)程序正常程序事件ARMARMISR1ISR2ISRn…? 狀態(tài)切換過程異常發(fā)生進(jìn)入退出 系統(tǒng)復(fù)位，自動(dòng)切換到 ARM狀態(tài)。1 通過 BX和 BLX指令改變當(dāng)前處理器模式，使之從ARM狀態(tài)切換到 Thumb狀態(tài)。2 在 Thumb狀態(tài)下，正常程序執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生中斷異常。3 處理器進(jìn)入中斷異常，自動(dòng)的將模式切換到 ARM狀態(tài)。4 異常處理完畢，返回正常程序，此時(shí)處理器自動(dòng)的將模式切換到 Thumb狀態(tài)。5 再次通過 BX和 BLX指令改變當(dāng)前處理器模式，使之從Thumb狀態(tài)切換到 ARM狀態(tài)。6 程序在正常運(yùn)行的過程中，復(fù)位事件產(chǎn)生，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)位。吳貴芳 qq:6974784電子信息工程學(xué)院45Henan University of Sci. Tech. 當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器? 簡介 A