472-2.2 ARM微处理器体系结构.pptVIP

2.2 ARM微处理器体系结构 2.2.1 数据类型 2.2.2 ARM微处理器的工作状态 2.2.3 ARM体系结构的存储器格式 2.2.4 理器模式 2.2.5 寄存器组织 1.ARM状态下的寄存器组织 2.Thumb状态下的寄存器组织 2.2.6 异常 2.2 ARM微处理器体系结构 2.2.1 数据类型 ARM处理器支持以下数据类型： 字（Word）：字的长度为32位，而在8位/16位处理器体系结构中，字的长度一般为16位，请注意区分。 半字(Half-Word)：半字的长度为16位，与8位/16位处理器体系结构中字的长度一致。 字节（Byte）：各种处理器体系结构中，字节的长度均为8位。 2.2.2 ARM微处理器的工作状态 从编程的角度看,ARM微处理器的工作状态一般有两种,并可在两种状态之间切换: ARM状态，此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令； Thumb状态，此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。 ARM处理器在两种工作状态之间可以切换： 进入Thumb状态。 当操作数寄存器的状态位(位[0])为1时，执行BX指令进入Thumb状态。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理(IRQ、FIQ、Undef、Abort 和 SWI)返回时，自动转换到Thumb状态。 进入ARM状态。 当操作数寄存器的状态位(位[0])为0时，执行BX指令进入ARM状态。处理器进行异常处理(IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort 和 SWI ARM状态执行)。在此情况下，把PC 放人异常模式链接寄存器中。从异常向量地址开始执行也可以进入ARM状态。 2.2.3 ARM体系结构的存储器格式 ARM体系结构将存储器看作是从零地址开始的字节的线性组合。 从零字节到三字节放置第一个存储的字数据，从第四个字节到第七个字节放置第二个存储的字数据，依次排列。 作为32位的微处理器，ARM体系结构所支持的最大寻址空间为4GB。 ARM体系结构可以用两种方法存储字数据，称为大端格式和小端格式,具体说明如下。 ◆ 大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中。 2.2.4 理器模式 ARM微处理器支持7种运行模式，分别为： 用户模式(usr):ARM处理器正常的程序执行状态。 快速中断模式(fiq):用于高速数据传输或通道处理。 外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理。 管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式，系统复位后的缺省模式。 1.指令终止模式(abt):指令预取终止时进入该模式。 2.数据访问终止模式(abt)：当数据访问终止时进入该 模式，可用于虚拟存储及存储保护。 指令未定义模式(und):支持硬件协处理器指令的软件 仿真 系统模式(sys)：运行具有特权的操作系统任务。 ARM微处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通过外部中断或异常处理改变。 大多数的应用程序运行在用户模式下，当处理器运行在用户模式下时，某些被保护的系统资源是不能被访问的。 除用户模式以外，其余的所有6种模式称为非用户模式或特权模式(Privileged Modes)； 其中除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式(Exception Modes)，常用于处理中断或异常,以及需要访问受保护的系统资源等情况。 2.2.5 寄存器组织 如图 2-4 所示，ARM微处理器共有37个32位寄存器，其中31个为通用寄存器，6个为状态寄存器。但是这些寄存器不能被同时访问，具体哪些寄存器是可编程访问的，取决于微处理器的工作状态及具体的运行模式。但在任何时候，通用寄存器R0~R14、程序计数器PC、一个或两个状态寄存器都是可访问的。 1. ARM状态下的寄存器组织 (1) 通用寄存器． (2) 寄存器R16 (1) 通用寄存器． 通用寄存器包括R0~R15，可以分为3类： 未分组寄存器R0~R7 分组寄存器R8~R14 程序计数器PC(R15) ① 未分组寄存器R0~R7 在所有的运行模式下，未分组寄存器都指向同一个物理寄存器，它们未被系统用作特殊的用途，因此，在中断或异常处理进行运行模式转换时，由于不同的处理器运行模式均使用相同的物理寄存器，可能会造成寄存器中数据的破坏，这一点在进行程序设计时应引起注意。 ② 分组寄存器R8～R14 对于分组寄存器，它们每一次所访问的物理寄存器与处理器当前的运行模式有关。 对于R8~R12，每个寄存器对应两个不同的物理寄存器，当使用fiq模式时，访问寄存器R8_fiq~R12_fiq；当使用除fiq模式以外的其他模式时，访问寄存器R8_usr~R12_usr。 对于R13、R14