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第2章 ARM体系结构 本章导读 帮助初学者深入了解CPU的运作机制及其性能； 本章着眼于Cortex-M3内核，处理器状态与模式，内部寄存器，特殊功能寄存器，异常、中断及其向量表和存储系统，为成为一名应用工程师打下基础。 目录 2.1 ARM体系结构的特点 2.2 各ARM体系结构版本 2.3 Cortex-M3处理器模式 2.4 Cortex-M3内部寄存器 2.5 Cortex-M3处理器异常 2.6 STM32存储器组织 2.7 调试接口简介 作业 目录 2.1 ARM体系结构的特点 2.2 各ARM体系结构版本 2.3 Cortex-M3处理器模式 2.4 Cortex-M3内部寄存器 2.5 Cortex-M3处理器异常 2.6 STM32存储器组织 2.7 调试接口简介 作业 ARM处理器为RISC芯片，其简单的结构使ARM内核非常小，这使得器件的功耗也非常低，它具有以下经典RISC的特点： 大的、统一的寄存器文件； 装载/保存结构，数据处理操作只针对寄存器的内容，而不直接对存储器进行操作； 简单的寻址模式； 通用和固定长度的指令域，简化了指令的译码； 每条数据处理指令可同时包含算术逻辑单元（ALU）的运算和移位处理，实现ALU和移位器的最大利用； 使用地址自增和自减的寻址方式，优化程序循环； 多寄存器装载和存储指令实现最大数据吞吐量； 大多数指令的条件执行，实现最快速的代码执行。 目录 2.1 ARM体系结构的特点 2.2 各ARM体系结构版本 2.3 Cortex-M3处理器模式 2.4 Cortex-M3内部寄存器 2.5 Cortex-M3处理器异常 2.6 STM32存储器组织 2.7 调试接口简介 作业 2.2 各ARM体系结构版本 为了清楚地表达每个ARM应用实例所使用的指令集，ARM公司定义了8种主要的ARM指令集体系结构版本，以版本号V1～V8表示。 从V7架构（Cortex系列）开始，内核架构首次从单一款式变为三种款式。 ARM V7架构： Cortex-A系列（V7-A）：设计用于高性能的“开放应用平台”——越来越接近电脑。Cortex-A5、 Cortex-A7、 Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A15、Cortex-A17； Cortex-R系列（V7-R）：用于高端的嵌入式系统，尤其是那些带有实时要求的——又要快又要实时。Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7、 Cortex-R8 ； Cortex-M系列（V7-M）：用于深度嵌入到单片机风格的系统中。Cortex-M0（M0+）、Cortex-M1、Cortex-M3（本课程的主角）、Cortex-M4。 ARM V8架构 V8-A：将 64 位架构支持引入 ARM 架构中，其中包括： 64 位通用寄存器、SP（堆栈指针）和?PC（程序计数器） 64?位数据处理和扩展的虚拟寻址。 两种主要执行状态： AArch64?- 64 位执行状态，包括该状态的异常模型、内存模型、程序员模型和指令集支持 AArch32?-32 位执行状态，包括该状态的异常模型、内存模型、程序员模型和指令集支持 支持三个主要指令集： A32、T32、A64 成员有：Cortex-A32 （32位）、Cortex-A35 、Cortex-A53、Cortex-A57、Cortex-A72、Cortex-A73。 V8-R：暂无 V8-M：Cortex-M7 目录 2.1 ARM体系结构的特点 2.2 各ARM体系结构版本 2.3 Cortex-M3处理器模式 2.4 Cortex-M3内部寄存器 2.5 Cortex-M3处理器异常 2.6 STM32存储器组织 2.7 调试接口简介 作业 提示：接下来的3节内容与课本内容不一致，将介绍CM3的内核原理。下图为CM3的组成框图。 2.3 Cortex-M3处理器模式 传统的ARM处理器支持7种模式，见课本表2.1，较为复杂。 Cortex-M3处理器支持2种工作模式：处理模式（Handler Mode）和线程模式（Thread Mode）。 在复位时处理器进入线程模式，异常返回时也会进入该模式。特权和用户（非特权）级代码能够在线程模式下运行。 出现异常时，处理器进入处理模式，在处理模式中，所有代码都是特权访问的。 引入两个模式的本意，是用于区别普通应用程序的代码和异常服务例程的代码——包括中断服务例程的代码。 Cortex-M3处理器有2种工作状态： Thumb状态：这是16位和32位半字对齐Thumb和Thumb-2指令的正常执行状态； 调试状态：当处理器停机调试时进入该状态。 CM3处理器不支持ARM指令，没有ARM状态。 Cortex-M3处