ARM体系结构模式与异常.pptx

ARM体系结构支持7种处理器模式，分别为：用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式、中止模式、未定义模式和系统模式，如下表所示。这样的好处是可以更好的支持操作系统并提高工作效率。ARM7TDMI完全支持这七种模式。;处理器模式;处理器模式;处理器模式; 在ARM7TDMI处理器内部有37个用户可见的寄存器。 在不同的工作模式和处理器状态下，程序员可以访问的寄存器也不尽相同。;寄存器类别;寄存器类别;寄存器类别;寄存器类别;寄存器类别;寄存器类别;寄存器类别;寄存器类别;寄存器类别;Lable; 异常发生时，程序要跳转至异常服务程序，对返回地址的处理与子程序调用类似，都是由硬件完成的。区别在于有些异常有一个小常量的偏移。;;;寄存器类别; 正常操作时，从R15读取的值是处理器正在取指的地址，即当前正在执行指令的地址加上8个字节（两条ARM指令的长度）。由于ARM指令总是以字为单位，所以R15寄存器的最低两位总是为0。;寄存器类别;2.6.11 程序状态寄存器CPSR;; 每个异常模式还带有一个程序状态保存寄存器 （SPSR），它用于保存在异常事件发生之前的CPSR。CPSR和SPSR通过特殊指令进行访问。 注意：如果通过程序修改CPSR寄存器中的模式位进入异常模式，那么硬件将不会把CPSR保存至SPSR中。; 大多数“数值处理指令”可以选择是否影响条件代码标志位。通常如果指令带S后缀，则该指令的执行会影响条件代码标志；但有一些指令的执行总是会影响条件代码标志(CMP指令，条件码标志受影响)。 N、 Z、 C和V位都是条件代码标志。通过算术操作、逻辑操作、MSR或者LDM指令可以对这些位进行设置。所有ARM指令都可按条件来执行，而Thumb指令中只有分支指令可按条件执行。; CPSR的最低8位为控制位，当发生异常时，这些位被硬件改变。当处理器处于一个特权模式时，可用软件操作这些位。它们分别是： 中断禁止位、 T位、模式位;M[4:0]; CPSR中的保留位被保留将来使用。为了提高程序的可移植性，当改变CPSR标志和控制位时，请不要改变这些保留位。另外，请确保您程序的运行不受保留位的值影响，因为将来的处理器可能会将这些??设置为1或者0。 ;ARM State 与Thumb State寄存器关系;2.7 异常;异常类型 FIQ :快速中断请求，CPSR:I=1（特权模式下才能修改I、F） IRQ(Interrupt ReQuest):外部中断请求，CPSR:F=0，系统的外设 未定义指令:ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令 预取中止：预取指令地址不存在，并执行该预取的指令的时候 数据中止：数据访问指令的地址不存在 复位：处理器复位电平有效 软件中断Software interrupt：执行SWI指令产生，可用于用户模式下的程序调用特权操作指令，可使用该异常机制实现系统功能调用 通过软件中断产生 进行管理员模式中获得 通常要求特殊的管理功能，如操作系统支持 未定义的指令陷井 当ARM接受到一条不能处理的指令,ARM把这条指令提供给任何一个协处理器执行 如果协处理器可以执行这条指令但此时协处理器忙,ARM将等待直到协处理器准备好或中断发生 如果没有协处理器处理这条指令,那么ARM将处理未定义的指令陷井; 当多个异常同时发生时，一个固定的优先级系统决定它们被处理的顺序：;异常向量;start 0x00 b Reset_Handler Undefined_Handler 0x004 b Undefined_Handler SWI_Handler b SWI_Handler Prefetch_Handler b Prefetch_Handler Abort_Handler b Abort_Handler IRQ_Handler b IRQ_Handler FIQ_Handler 0x1C b FIQ_Handler Reset_Handler …… ;2.7.1 异常入口/出口汇总; 如果异常处理程序已经把返回地址拷贝到堆栈，那么可以使用一条多寄存器传送指令来恢复用户寄存器并实现返回。;在异常发生后，ARM7TDMI内核会作以下工作：;进入异常的操作;当异常结束时，用户异常处理程序必须： 1. 将LR中的值减去偏移量后存入PC，偏移量根据异常的类型而有所不同； 2. 将SPSR的值复制回CPSR； 注：恢复CPSR的动作会将T、F和I