ARM處理器的7種工作模式

ARM有7種處理器模式，其由CPSR的[4：0]位決定。

用戶模USR：正常程序動(dòng)行的工作模式。只能讀CPSR不能寫

系統(tǒng)模式sys：與用戶模式共用一套寄存器。用于支持操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)模式，但它具有直接切換到其它模式的特權(quán)。

管理模式svc：操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)模式。系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷時(shí)才進(jìn)入這個(gè)模式

中止abt:在ARM7中沒多大做用.另外還有未定義und中斷（irq),快速中斷（fiq)

除用戶模式外都 是特權(quán)模式。吸有在特權(quán)模式下才允許對(duì)當(dāng)前的程序狀態(tài)寄存器的反有控制位直接進(jìn)行讀寫訪問。

特權(quán)模式中除系統(tǒng)模式外都是異常模式。異常發(fā)生時(shí)總是切換到ARM狀態(tài)。

何時(shí)近入到異常模式

1 復(fù)位進(jìn)入管理模式，操作系統(tǒng)內(nèi)核通常處于此種模式

2訪問失敗則進(jìn)入中止模式

3 遇到不支持的指令時(shí)，進(jìn)入未定義

4中斷模式與快速中斷模式分別對(duì)ARM外理器2種不同等級(jí)別的中斷響應(yīng)

特權(quán)模式可以訪問所有內(nèi)部資源

用戶模式與作系統(tǒng)模式不能由異常進(jìn)入必須通過修改CPSR才能實(shí)現(xiàn)。

CPU的模式可以簡單的理解為當(dāng)前CPU的工作狀態(tài)，比如：當(dāng)前操作系統(tǒng)正在執(zhí)行用戶程序，那么當(dāng)前CPU工作在用戶模式，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)用程序沒有權(quán)限直接訪問硬件），處理完網(wǎng)卡數(shù)據(jù)，返回到用戶模式下繼續(xù)執(zhí)行用戶程序。

特權(quán)模式

除用戶模式外，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。此外，特權(quán)模式可以自由的切換處理器模式，而用戶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)稱為異常模式。它們除了可以通過在特權(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。其中管理模式也稱為超級(jí)用戶模式，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，用戶程序才可以通過系統(tǒng)調(diào)用切換到管理模式。

（1）用戶模式：

用戶模式是用戶程序的工作模式，它運(yùn)行在操作系統(tǒng)的用戶態(tài)，它沒有權(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，要想訪問硬件資源或切換到其它模式只能通過軟中斷或產(chǎn)生異常。

（2）系統(tǒng)模式：

系統(tǒng)模式是特權(quán)模式，不受用戶模式的限制。用戶模式和系統(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用戶模式的寄存器，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做系統(tǒng)的初始化，軟中斷處理也在該模式下，當(dāng)用戶模式下的用戶程序請(qǐng)求使用硬件資源時(shí)通過軟件中斷進(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)用戶程序訪問非法地址，沒有權(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。

ARM920T支持的7種處理器操作模式：
.用戶模式（user模式），運(yùn)行應(yīng)用的普通模式。
.快速中斷模式（fiq模式），用于支持高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理。
.中斷模式（irq模式），用于普通中斷處理。
.超級(jí)用戶模式（svc模式），操作系統(tǒng)的保護(hù)模式
.異常中斷模式（abt模式）,輸入數(shù)據(jù)后登入或預(yù)取異常中斷指令
.系統(tǒng)模式（sys模式），是操作系統(tǒng)使用的一個(gè)有特權(quán)的用戶模式
.未定義模式（und模式），執(zhí)行了未定義指令時(shí)進(jìn)入該模式

處理器的模式可以通過軟件控制進(jìn)行切換，也可以通過外部中斷或是異常處理過程進(jìn)行切換。

7種模式中除用戶模式外其它的6種處理器模式稱為Privileged Modes(特權(quán)模式)。

用戶模式：大多數(shù)用戶程序運(yùn)行在用戶模式，此模式下程序不能夠訪問一些受操作系統(tǒng)保護(hù)的系統(tǒng)資源，應(yīng)用程序也不能直接進(jìn)行處理器模式的切換。

特權(quán)模式：程序可以訪問所有的系統(tǒng)資源，也可以任意地進(jìn)行處理器模式的切換。

6種特權(quán)模式中除系統(tǒng)模式外，其他5種特權(quán)模式又稱之為異常模式。

異常模式：當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)生異常中斷時(shí)，處理器進(jìn)入相應(yīng)的異常模式。每一種異常模式都有一組寄存器，供相應(yīng)的異常處理程序使用，這樣可保證進(jìn)入異常模式時(shí)，用戶模式下的寄存器（保存了程序運(yùn)行狀態(tài)）不被破壞。

系統(tǒng)模式：系統(tǒng)模式不是通過異常過程進(jìn)入的，它和用戶模式具有完全一樣的寄存器。但是系統(tǒng)模式屬于特權(quán)模式，可以訪問所有的系統(tǒng)資源，也可以直接進(jìn)行處理器模式的切換。它主要供操作系統(tǒng)任務(wù)使用。