ARM体系结构知识点

1. 数据类型：字节、半字、字 
2. 地址空间：最大可寻址空间位4GB（2的32次方字节） 
3. 大小端格式： 
  大端格式是字数据的高字节存储在低地址中，低字节存在高地址中 
小端格式是低地址中寸的是子数据的低字节，高地址存放的是子数据的高字节

二、处理器模式 

ARM处理器共有7种工作模式，除用户（user）模式之外的其他6种处理模式统称为特权模式（Privileged Modes）。在这些模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意切换处理器模式。特权模式中除系统（system）模式之外的其他5种模式又统称为异常模式。

处理器模式可以通过软件控制进行切换，也可以通过外部中断或内部异常处理过程进行切换。运行在用户模式下的程序不能访问一些受操作系统保护的系统资源，也不能直接进行处理器模式切换，如果要想进行模式切换，可以产生异常处理，在异常处理过程中进行处理器模式的切换，这种体系架构可以使操作系统控制整个系统资源。

每一种异常模式中都有一组寄存器供异常处理程序使用，这样可以保证在进入异常模式时，用户模式下的寄存器不被破坏。

系统模式不是通过异常过程进入的，它和用户模式具有完全相同的寄存器。系统模式属于特权模式，可以访问所有系统资源，也可以直接进行处理器模式切换，主要供操作系统内核进程使用；通常操作系统内核进程需要访问所有的系统资源，同时该进程仍然使用用户模式下的寄存器组，而不是异常模式下的寄存器组，这样可以保证当异常发生时内核进程状态不被破坏。

ARM处理器的7种工作模式如下表所示：

 

处理器工作模式	说    明
用户(user,usr)模式			正常程序运行模式
快速中断(FIQ，fiq)模式	异常 模式	特权模式 privileged modes	快速中断处理
外部中断(IRQ，irq)模式			普通中断处理
超级用户(supervisor，svc)模式			提供操作系统使用的一种保护模式，swi命令状态
数据访问终止(abort，abt)模式			用于虚拟存储和存储保护
未定义指令终止(undefined，und)模式			用于支持通过软件仿真硬件的协处理
系统(system，sys)模式			用于运行特权级的操作系统任务

 

对应于以上7种模式，ARM处理器有7组通用寄存器，如下表所示：

usr模式	sys模式	svc模式	abt模式	und模式	irq模式	fiq模式
R0	R0	R0	R0	R0	R0	R0
R1	R1	R1	R1	R1	R1	R1
R2	R2	R2	R2	R2	R2	R2
R3	R3	R3	R3	R3	R3	R3
R4	R4	R4	R4	R4	R4	R4
R5	R5	R5	R5	R5	R5	R5
R6	R6	R6	R6	R6	R6	R6
R7	R7	R7	R7	R7	R7	R7
R8	R8	R8	R8	R8	R8	R8_fiq
R9	R9	R9	R9	R9	R9	R9_fiq
R10	R10	R10	R10	R10	R10	R10_fiq
R11	R11	R11	R11	R11	R11	R11_fiq
R12	R12	R12	R12	R12	R12	R12_fiq
R13	R13	R13_svc	R13_abt	R13_und	R13_irq	R13_fiq
R14	R14	R14_svc	R14_abt	R14_und	R14_irq	R14_fiq
PC	PC	PC	PC	PC	PC	PC
CPSR	CPSR	CPSR	CPSR	CPSR	CPSR	CPSR
		SPSR_svc	SPSR_abt	SPSR_und	SPSR_irq	SPSR_fiq

 

说明： 

三、异常

  当正常的程序执行流程发生暂时的停止时，称之为异常，例如处理一个外部的中断请求。在处理异常之前，当前处理器的状态必须保留，这样当异常处理完成之后，当前程序可以继续执行。处理器允许多个异常同时发生，它们将会按固定的优先级进行处理。

当一个异常出现以后，ARM微处理器会执行以下几步操作

1.        将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。

2.         将CPSR复制到相应的SPSR中。

3.         根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。

4.         强制PC从相关的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳转到相应的异常处理程序处。

ARM体系结构所支持的异常类型

 

优先级	地址	异常原因	进入模式
1	0x0000,0000	复位	管理模式
6	0x0000,0004	未定义指令	未定义模式
6	0x0000,0008	软件中断	管理模式
5	0x0000,000C	中止(预取指令错误)	中止模式
2	0x0000,0010	中止(预取数据错误)	中止模式
	0x0000,0014	保留	保留
4	0x0000,0018	IRQ(外部中断,且I允许)	IRQ
3	0x0000,001C	FIQ(外部中断,且F允许)	FIQ