ARM體系結構及編程模型.ppt

嵌入式系统教案 武汉创维特信息技术有限公司 ARM－Advanced RISC Machines ARM 公司的Chip less模式 ARM微處理器的應用領域 ARM微處理器的應用領域 ARM微處理器的特點—低功耗、低成本、高性能 ARM微處理器的特點—採用RISC體系結構 ARM微處理器的特點—大量使用暫存器 ARM微處理器的特點—高效能的指令系統 ARM微處理器的特點—其他技術 ARM微處理器系列 ARM7微處理器系列 ARM7微處理器系列 ARM9微處理器系列 ARM9微處理器系列 ARM9E微處理器系列 ARM9E微處理器系列 ARM10E微處理器系列 ARM10E微處理器系列 SecurCore微處理器系列 SecurCore微處理器系列 StrongARM微處理器系列 Xscale處理器 ARM微處理器的工作狀態 ARM與THUMB 狀態切換方法 進入Thumb狀態 切換到ARM狀態 處理器模式 用戶模式和特權模式 模式切换 ARM微處理器的記憶體格式 ARM體系結構的記憶體格式—大端格式 ARM體系結構的記憶體格式—小端格式 指令長度及資料類型 非對齊的儲存存取操作 非對齊的指令預取操作 非對齊的資料存取操作 暫存器組織 ARM微處理器共有37個32位元暫存器，其中31個爲通用暫存器，6個爲狀態暫存器。但是這些暫存器不能被同時存取，具體哪些暫存器是可被程式存取的，取決微處理器的工作狀態及具體的操作模式。但在任何時候，通用暫存器R14～R0、程式計數器PC、一個或兩個狀態暫存器都是可存取的。 ARM狀態下的暫存器組織 ARM狀態下的暫存器組織 未分組暫存器 R0～R7 分組暫存器 R8～R12 分組暫存器 R13～R14 堆疊指標—R13 副程式連接暫存器—R14 程式計數器 PC R15 程式狀態暫存器 CPSR/SPSR 暫存器R16用作CPSR 當前程式狀態暫存器 ，CPSR可在任何操作模式下被存取，它包括條件標誌位元、中斷禁止位元、當前處理器模式標誌位元，以及其他一些相關的控制和狀態位元。 Thumb狀態下的暫存器組織 Thumb狀態下的暫存器集是ARM狀態下暫存器集的一個子集 Thumb狀態下的暫存器組織圖 Thumb狀態下的暫存器與ARM狀態下的暫存器關係 Thumb狀態下的暫存器與ARM狀態下的暫存器關係圖 存取THUMB狀態下的高位暫存器（Hi-registers ） 在Thumb狀態下，高位暫存器R8～R15並不是標準暫存器集的一部分，但可使用組合語言程式受限制的存取這些暫存器，將其用做快速的暫存器。 程式狀態暫存器 程式狀態暫存器的每一位元的安排 程式狀態暫存器的條件碼標誌 N、Z、C、V均爲條件碼標誌位元。它們的內容可被算術或邏輯運算的結果所改變，並且可以決定某條指令是否被執行 影響標誌位元的指令 程式狀態暫存器的控制位元 狀態暫存器的低8位元（I、F、T和M[4：0]）稱爲控制位元，發生例外時，這些位元可以被改變。如果處理器操作於特權模式，這些位元也可以由程式修改 。 處理器操作模式及可以存取的暫存器 例外 （Exceptions） 當正常的程式執行流程發生暫時的停止時，稱之爲例外，例如處理一個外部的中斷請求。在處理例外之前，當前處理器的狀態必須保留，這樣當例外處理完成之後，當前程式可以繼續執行。處理器允許多個例外同時發生，它們將會按固定的優先順序進行處理。 ARM體系結構所支援的例外類型 對例外的回應 例外回應虛擬碼 Pseudo Code 從例外返回 FIQ（Fast Interrupt Request） FIQ例外是爲了支援資料傳輸或者通道處理而設計的 。 IRQ（Interrupt Request） IRQ例外屬於正常的中斷請求，可通過對處理器的nIRQ引腳輸入低電位産生，IRQ的優先順序低於FIQ，當程式執行進入FIQ例外時，IRQ可能被遮罩 。 ABORT（中止） 産生中止例外意味著對記憶體的存取失敗。ARM微處理器在記憶體存取周期內檢查是否發生中止例外。 Software Interrupt 軟體中斷 軟體中斷指令（SWI）用於進入管理模式，常用於請求執行特定的管理功能。無論是在ARM狀態還是Thumb狀態，下一行指令可以從SWI模式返回： MOVS PC , R14_svc 以上指令恢復PC（從R14_svc）和CPSR（從SPSR_svc） 的值，並返回到SWI的下一條指令。 Undefined Instruction 未定義指令 例外向量表 （Exception Vectors） 例外優先順序 （Exception Priorities