淺談ARM架構1

ARM->Thumb：操作數寄存器狀態(tài)為1，執行BX指令。

Thumb->ARM：操作數寄存器狀態(tài)為0，執行BX指令?；蛘呤翘幚砥鬟M(jìn)行異常處理（IRQ，FIQ，Reset，Undef，Abort，SWI ARM狀態(tài)執行）時(shí)，把pc指針?lè )湃氘惓ＤＪ芥溄蛹拇嫫髦?，并從異常向量地址開(kāi)始執行程序，也可以使得處理器切換到ARM狀態(tài)。

以上是整體指令集系統的情況，接下來(lái)說(shuō)一下ARM處理器的運行模式。用過(guò)Linux的都知道，操作系統有很多運行模式，其實(shí)著(zhù)很多的運行模式也是需要處理器支持的。ARM處理器的運行模式有七種：（除用戶(hù)模式，別的均屬于非用戶(hù)模式或者特權模式；除了用戶(hù)模式和系統模式，別的都稱(chēng)為異常模式）

用戶(hù)模式（USR）：正常狀態(tài)；

快速中斷模式（FIQ）：用于高速數據傳輸或通道形式；

外部中斷模式（IRQ）：用于通用的中斷處理；

管理模式（SVC）：操作系統使用的保護模式；

數據訪(fǎng)問(wèn)終止模式（ABT）：當數據或指令預取終止時(shí)進(jìn)入該模式，可用于虛擬存儲保護及存儲保護；

系統模式（SYS）：運行具有特權的操作系統任務(wù)；（Linux下就是root用戶(hù)了）

未定義指令中斷模式（UNDEF）：當未定義的指令時(shí)進(jìn)入該模式，可支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真。

那么我們?yōu)榱藢?shí)現以上的模式，我們在處理器這里資源應該如何分配呢？這里就涉及到寄存器組了。寄存器組就可以存儲這些模式，并在該模式下操作所需要的數據。

以下就是ARM指令集的寄存器組：

我們可以看到針對一些特定的模式寄存器組會(huì )有所改變。一共有37個(gè)32bit的寄存器。帶三角形的就是分組寄存器，專(zhuān)用寄存器?？焖僦袛嗟?個(gè)便于快速中斷。R0~R7是未分組寄存器，通用。

當別的除了快速中斷模式之外，別的模式因為要訪(fǎng)問(wèn)R8~R12，就有可能在模式轉換的時(shí)候要保護現場(chǎng)。

一般來(lái)說(shuō)，R13就是堆棧寄存器，當然指定別的寄存器也是可以的。

R14其實(shí)就是子程序鏈接地址，比如遞歸的時(shí)候，它里面存的就是返回地址。比如匯編的

MOV PC，LR

BX LR

以上就是實(shí)現了返回鏈接地址。另外R14還可以處理中斷或者異常返回。

R15就是程序計數器（PC）。ARM的[31:2]來(lái)保存地址，因為是4個(gè)字節。Thumb指令集就是[31:1]是地址，[0]=0。因為只有兩個(gè)字節，指令之間的地址就是相差2。由于是多級流水線(xiàn)設計，所以保存PC的時(shí)候要注意PC會(huì )因流水線(xiàn)而改變。

當然上面說(shuō)了很多模式還有什么狀態(tài)恢復，返回之前狀態(tài)，堆棧處理啊其實(shí)和真正你在寫(xiě)處理器的時(shí)候不用管，因為很多功能是通過(guò)調度實(shí)現的，不用太在意更高抽象層次的東西。在這里說(shuō)一下只是增加一些在處理器硬件低層實(shí)現之后如果完成那些復雜程序有更多的了解。

CPSR：也就是程序狀態(tài)寄存器。這種寄存器就是存儲整個(gè)程序執行的一個(gè)狀態(tài)。包括了4 bit的條件代碼標志（N，Z，C，V）；2bit中斷禁止位（分別用于一種類(lèi)型的中斷）；5bit去對當前處理器操作模式進(jìn)行編碼的位；1bit用于指示當前執行的是Thumb還是ARM指令集。

如圖：

中斷禁止位：I，F

I = 1，禁止IRQ機制；F = 1，禁止FIQ機制。

T表示標志位，該位反應了處理器的運行狀態(tài)。

如果模式不確定，那么就會(huì )導致進(jìn)行復位。

看一下Thumb指令集系統：

thumb指令集系統的模式位的含義：