ARM处理器体系结构讲义.pptVIP

ARM微处理器体系结构-第一部分;1 数据类型;2 ARM微处理器的工作状态 ;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。;3 ARM体系结构的存储器格式 ;◆ 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。; ◆ 小端格式：与大端存储格式相反，在小端存储格式中，低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节。;4 处理器模式 ;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。;处理器启动时的模式转换图;5 寄存器组织;;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．;② 分组寄存器R8～R14;采用以下记号来区分不同的物理寄存器： R13_mode R14_mode 其中，mode为以下几种模式之一：usr、fiq、irq、svc、abt、und。 寄存器R13在ARM指令中常用作堆栈指针，但这只是一种习惯用法，用户也可使用其他的寄存器作为堆栈指针。而在Thumb指令集中，某些指令强制性的要求使用R13作为堆栈指针。;由于处理器的每种运行模式均有自己独立的物理寄存器R13，在用户应用程序的初始化部分，一般都要初始化每种模式下的R13，使其指向该运行模式的栈空间. 这样，当程序的运行进入异常模式时，可以将需要保护的寄存器放入R13所指向的堆栈，而当???序从异常模式返回时，则从对应的堆栈中恢复，采用这种方式可以保证异常发生后程序的正常执行。;R14也称做子程序连接寄存器(Subroutine Link Register)或连接寄存器LR。 当执行BL子程序调用指令时，R14中得到R15(程序计数器PC)的备份。其他情况下，R14用作通用寄存器。 与之类似，当发生中断或异常时，对应的分组寄存器R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt和R14_und用来保存R15的返回值。;寄存器R14常用于如下的情况： 在每一种运行模式下，都可用R14保存子程序的返回地址，当用BL或BLX指令调用子程序时,将PC的当前值复制给R14，执行完子程序后，又将R14的值复制回PC，即可完成子程序的调用返回。 以上的描述可用指令完成：;执行以下任意一条指令： MOV PC,LR 或 BX LR 在子程序入口处使用以下指令将R14存 入堆栈： STMFD SP! ，{Regs，LR} 对应的,使用以下指令可以完成子程序返回： LDMFD SP! ，{Regs，PC} R14也可作为通用寄存器。;③ 程序计数器PC(R15); R15虽然也可用作通用寄存器，但一般不这么使用，因为对R15的使用有一些特殊的限制，当违反了这些限制时，程序的执行结果是未知的。 由于ARM体系结构采用多级流水线技术，对于ARM指令集而言，PC总是指向当前指令的下两条指令的地址，即PC的值为当前指令的地址值加八个字节。 在ARM状态下，任一时刻可以访问以上所讨论的16个通用寄存器和1~2个状态寄存器。在非用户模式(特权模式) 下，则可访问到特定模式分组寄存器。;(2) 寄存器R16 ;每一种运行模式下又都有一个专用的物理状态寄存器，称为SPSR (Saved Program Status Register，备份的程序状态寄存器),当异常发生时,SPSR用于保存CPSR的当前值,从异常退出时则可由SPSR来恢复CPSR。 由于用户模式和系统模式不属于异常模式，它们没有SPSR，当在这两种模式下访问SPSR时，结果是未知的。;(3) 程序状态寄存器 ;① 条件码标志(Condition Code Flags);② 控制位;T标志位：该位反映处