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ARM体系结构简介

1.ARM处理器模式

处理器工作模式
特权模式
异常模式
说明
用户(user)模式
用户程序运行模式
系统(system)模式
该组模式下可以任意访问系统资源
运行特权级的操作系统任务
一般中断(IRQ)模式
通常由系统异常状态切换进该组模式
普通中断模式
快速中断(FIQ)模式
快速中断模式
管理(supervisor)模式
提供操作系统使用的一种保护模式,swi命令状态
中止(abort)模式
虚拟内存管理和内存数据访问保护
未定义指令终止(undefined)模式
支持通过软件仿真硬件的协处理
ARM处理器共有7种工作模式,除用户模式外,其余6种模式称为特权模式。ARM处理器一般有37个寄存器,包括31个通用寄存器和6个状态寄存器,在不同模式下,可以访问不同的寄存器。
《ARM体系结构简介》
这部分在学习初期只需简单了解,在后期Bootloader移植、操作系统移植时需要再返回来,仔细研究。因此,这里不做过多介绍。

2.ARM处理器寻址方式

ARM处理器寻址方式主要分直接寻址、间接寻址和寄存器寻址这三类。这三类中,包括:立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器偏移寻址、基址变址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址等。这部分在裸机程序编程中使用较少,根据后续使用中,根据需要学习。

3.ARM指令集和Thumb指令集

ARM处理器运行时可以分别运行两种指令集,在ARM指令集下包括6大类指令。包括跳转指令、数据处理指令、程序状态寄存器传输指令、Load/Store指令、协处理器指令、异常中断产生指令。在ARM体系结构中。ARM指令集中的指令是32位的,其执行效率很高,位兼容总线宽度为16位的应用系统,ARM体系结构也支持16位的Thumb指令集。
Thumb指令集不是一个完整的体系结构,需要通用功能时可使用Thumb指令集,必要时可以借助ARM指令集实现更强大的功能。要实现Thumb子程序和ARM子程序互相调用需要遵循一定的编程规范。
一般情况下,Thumb代码所需的存储空间约为ARM代码的60%-70%;Thumb代码使用的指令数比ARM代码指令数多30-40%;使用16位存储器时Thumb代码速度更快;使用32位存储器时ARM代码速度更快;同时使用Thumb代码,存储器功耗会降低约30%。

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