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ARM有37個(gè)寄存器，其中31個(gè)通用寄存器，6個(gè)狀態(tài)寄存器。本文主要討論的是ARM體系的CPU的7種工作模式。 一、存儲器格式（字對齊） Arm體系結構將存儲器看做是從零地址開(kāi)始的字節的線(xiàn)性組合。從零字節到三字節放置第一個(gè)存儲的字（32位）數據，從第四個(gè)字節到第七個(gè)字節放置第二個(gè)存儲的字數據，一次排列。作為32位的微處理器，arm體系結構所支持的最大尋址空間為4GB。 存儲器格式 1、大端格式：高字節在低地址，低字節在高地址; 2、小端格式：高字節在高地址，低字節在低地址。 指令長(cháng)度 Arm微處理器的指令長(cháng)度是32位的，也可以為16位（thumb狀態(tài)下）。Arm微處理器中支持字節（8位），半字（16位），字（32位）三種數據類(lèi)型，其中，字需要4字節對齊，半字需要2字節對齊。 注：所謂的指令長(cháng)度是一條完整的指令的長(cháng)度，而不是單純的mov這3個(gè)字母長(cháng)度。 淺談ARM體系CPU的7種工作模式 二、ARM體系的CPU有兩種工作狀態(tài) 1、ARM狀態(tài)：處理器執行32位的字對齊的ARM指令; 2、Thumb狀態(tài)：處理器執行16位的、半字對齊的Thumb指令。 在程序運行的過(guò)程中，可以在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行相應的轉換。處理器工作狀態(tài)的轉變并不影響處理器的工作模式和相應寄存器中的內容。 CPU上電處于A(yíng)RM狀態(tài)。 三、ARM體系的CPU有以下7種工作模式 1、用戶(hù)模式（Usr）：用于正常執行程序; 2、快速中斷模式（FIQ）：用于高速數據傳輸; 3、外部中斷模式（IRQ）：用于通常的中斷處理; 4、管理模式（svc）：操作系統使用的保護模式; 5、數據訪(fǎng)問(wèn)終止模式（abt）：當數據或指令預取終止時(shí)進(jìn)入該模式，可用于虛擬存儲以及存儲保護。 6、系統模式（sys）：運行具有特權的操作系統任務(wù); 7、未定義指令中止模式（und）：當未定義的指令執行時(shí)進(jìn)入該模式，可用于支持硬件。 CPU的模式可以簡(jiǎn)單的理解為當前CPU的工作狀態(tài)，比如：當前操作系統正在執行用戶(hù)程序，那么當前CPU工作在用戶(hù)模式，這時(shí)網(wǎng)卡上有數據到達，產(chǎn)生中斷信號，CPU自動(dòng)切換到一般中斷模式下處理網(wǎng)卡數據（普通應用程序沒(méi)有權限直接訪(fǎng)問(wèn)硬件），處理完網(wǎng)卡數據，返回到用戶(hù)模式下繼續執行用戶(hù)程序。 特權模式 除用戶(hù)模式外，其它模式均為特權模式（Privileged Modes）。ARM內部寄存器和一些片內外設在硬件設計上只允許（或者可選為只允許）特權模式下訪(fǎng)問(wèn)。此外，特權模式可以自由的切換處理器模式，而用戶(hù)模式不能直接切換到別的模式。 異常模式 特權模式中除系統（system）模式之外的其他5種模式又統稱(chēng)為異常模式。它們除了可以通過(guò)在特權下的程序切換進(jìn)入外，也可以由特定的異常進(jìn)入。比如硬件產(chǎn)生中斷信號進(jìn)入中斷異常模式，讀取沒(méi)有權限數據進(jìn)入中止異常模式，執行未定義指令時(shí)進(jìn)入未定義指令中止異常模式。其中管理模式也稱(chēng)為超級用戶(hù)模式，是為操作系統提供軟中斷的特有模式，正是由于有了軟中斷，用戶(hù)程序才可以通過(guò)系統調用切換到管理模式 。 �。�1）用戶(hù)模式 用戶(hù)模式是用戶(hù)程序的工作模式，它運行在操作系統的用戶(hù)態(tài)，它沒(méi)有權限去操作其它硬件資源，只能執行處理自己的數據，也不能切換到其它模式下，要想訪(fǎng)問(wèn)硬件資源或切換到其它模式只能通過(guò)軟中斷或產(chǎn)生異常。 �。�2）系統模式 系統模式是特權模式，不受用戶(hù)模式的限制。用戶(hù)模式和系統模式共用一套寄存器，操作系統在該模式下可以方便的訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)模式的寄存器，而且操作系統的一些特權任務(wù)可以使用這個(gè)模式訪(fǎng)問(wèn)一些受控的資源。 �。�3）一般中斷模式 一般中斷模式也叫普通中斷模式，用于處理一般的中斷請求，通常在硬件產(chǎn)生中斷信號之后自動(dòng)進(jìn)入該模式，該模式為特權模式，可以自由訪(fǎng)問(wèn)系統硬件資源。 �。�4）快速中斷模式 快速中斷模式是相對一般中斷模式而言的，它是用來(lái)處理對時(shí)間要求比較緊急的中斷請求，主要用于高速數據傳輸及通道處理中。 �。�5）管理模式 管理模式是CPU上電后默認模式，因此在該模式下主要用來(lái)做系統的初始化，軟中斷處理也在該模式下，當用戶(hù)模式下的用戶(hù)程序請求使用硬件資源時(shí)通過(guò)軟件中斷進(jìn)入該模式。 �。�6）終止模式 中止模式用于支持虛擬內存或存儲器保護，當用戶(hù)程序訪(fǎng)問(wèn)非法地址，沒(méi)有權限讀取的內存地址時(shí)，會(huì )進(jìn)入該模式，Linux下編程時(shí)經(jīng)常出現的segment fault通常都是在該模式下拋出返回的。 �。�7）未定義模式 未定義模式用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真，CPU在指令的譯碼階段不能識別該指令操作時(shí)，會(huì )進(jìn)入未定義模式。 技術(shù)資料出處:電子發(fā)燒友網(wǎng) 該文章僅供學(xué)習參考使用，版權歸作者所有。 AO-Electronics 傲壹電子 官網(wǎng)：www.aoelectronics.com 中文網(wǎng)：www.aoelectronics.cn |
