一、存儲(chǔ)器格式(字對(duì)齊)
Arm體系結(jié)構(gòu)將存儲(chǔ)器看做是從零地址開(kāi)始的字節(jié)的線性組合。從零字節(jié)到三字節(jié)放置第一個(gè)存儲(chǔ)的字(32位)數(shù)據(jù),從第四個(gè)字節(jié)到第七個(gè)字節(jié)放置第二個(gè)存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)據(jù),一次排列。作為32位的微處理器,arm體系結(jié)構(gòu)所支持的最大尋址空間為4GB。
存儲(chǔ)器格式
1、大端格式:高字節(jié)在低地址,低字節(jié)在高地址;
2、小端格式:高字節(jié)在高地址,低字節(jié)在低地址。
指令長(zhǎng)度
Arm微處理器的指令長(zhǎng)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(jié)(8位),半字(16位),字(32位)三種數(shù)據(jù)類(lèi)型,其中,字需要4字節(jié)對(duì)齊,半字需要2字節(jié)對(duì)齊。
注:所謂的指令長(zhǎng)度是一條完整的指令的長(zhǎng)度,而不是單純的mov這3個(gè)字母長(zhǎng)度。
二、ARM體系的CPU有兩種工作狀態(tài)
1、ARM狀態(tài):處理器執(zhí)行32位的字對(duì)齊的ARM指令;
2、Thumb狀態(tài):處理器執(zhí)行16位的、半字對(duì)齊的Thumb指令。
在程序運(yùn)行的過(guò)程中,可以在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。處理器工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變并不影響處理器的工作模式和相應(yīng)寄存器中的內(nèi)容。
CPU上電處于ARM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(zhí)行程序;
2、快速中斷模式(FIQ):用于高速數(shù)據(jù)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(tǒng)使用的保護(hù)模式;
5、數(shù)據(jù)訪問(wèn)終止模式(abt):當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時(shí)進(jìn)入該模式,可用于虛擬存儲(chǔ)以及存儲(chǔ)保護(hù)信盈達(dá)嵌入式企鵝要妖氣嗚嗚吧久零就要;
6、系統(tǒng)模式(sys):運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù);
7、未定義指令中止模式(und):當(dāng)未定義的指令執(zhí)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(dāng)前CPU的工作狀態(tài),比如:當(dāng)前操作系統(tǒng)正在執(zhí)行用戶(hù)程序,那么當(dāng)前CPU工作在用戶(hù)模式,這時(shí)網(wǎng)卡上有數(shù)據(jù)到達(dá),產(chǎn)生中斷信號(hào),CPU自動(dòng)切換到一般中斷模式下處理網(wǎng)卡數(shù)據(jù)(普通應(yīng)用程序沒(méi)有權(quán)限直接訪問(wèn)硬件),處理完網(wǎng)卡數(shù)據(jù),返回到用戶(hù)模式下繼續(xù)執(zhí)行用戶(hù)程序。
特權(quán)模式
除用戶(hù)模式外,其它模式均為特權(quán)模式(Privileged Modes)。ARM內(nèi)部寄存器和一些片內(nèi)外設(shè)在硬件設(shè)計(jì)上只允許(或者可選為只允許)特權(quán)模式下訪問(wèn)。此外,特權(quán)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(quán)模式中除系統(tǒng)(system)模式之外的其他5種模式又統(tǒng)稱(chēng)為異常模式。它們除了可以通過(guò)在特權(quán)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(hào)進(jìn)入中斷異常模式,讀取沒(méi)有權(quán)限數(shù)據(jù)進(jìn)入中止異常模式,執(zhí)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(jí)用戶(hù)模式,是為操作系統(tǒng)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(tǒng)調(diào)用切換到管理模式信盈達(dá)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)一零吧五六零五四五吧。
(1)用戶(hù)模式
用戶(hù)模式是用戶(hù)程序的工作模式,它運(yùn)行在操作系統(tǒng)的用戶(hù)態(tài),它沒(méi)有權(quán)限去操作其它硬件資源,只能執(zhí)行處理自己的數(shù)據(jù),也不能切換到其它模式下,要想訪問(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(tǒng)模式
系統(tǒng)模式是特權(quán)模式,不受用戶(hù)模式的限制。用戶(hù)模式和系統(tǒng)模式共用一套寄存器,操作系統(tǒng)在該模式下可以方便的訪問(wèn)用戶(hù)模式的寄存器,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(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(qǐng)求,通常在硬件產(chǎn)生中斷信號(hào)之后自動(dòng)進(jìn)入該模式,該模式為特權(quán)模式,可以自由訪問(wèn)系統(tǒng)硬件資源。
(4)快速中斷模式
快速中斷模式是相對(duì)一般中斷模式而言的,它是用來(lái)處理對(duì)時(shí)間要求比較緊急的中斷請(qǐng)求,主要用于高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理中。
(5)管理模式
管理模式是CPU上電后默認(rèn)模式,因此在該模式下主要用來(lái)做系統(tǒng)的初始化,軟中斷處理也在該模式下,當(dāng)用戶(hù)模式下的用戶(hù)程序請(qǐng)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(nèi)存或存儲(chǔ)器保護(hù),當(dāng)用戶(hù)程序訪問(wèn)非法地址,沒(méi)有權(quán)限讀取的內(nèi)存地址時(shí),會(huì)進(jìn)入該模式,Linux下編程時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)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(shí)別該指令操作時(shí),會(huì)進(jìn)入未定義模式。