ARM處理器工作模式
用戶(hù)模USR:正常程序動(dòng)行的工作模式。只能讀CPSR不能寫(xiě)
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201611/322772.htm系統模式sys:與用戶(hù)模式共用一套寄存器。用于支持操作系統的特權任務(wù)模式,但它具有直接切換到其它模式的特權。
管理模式svc:操作系統的特權任務(wù)模式。系統復位和軟件中斷時(shí)才進(jìn)入這個(gè)模式
中止abt:在A(yíng)RM7中沒(méi)多大做用.另外還有未定義und中斷(irq),快速中斷(fiq)
除用戶(hù)模式外都 是特權模式。吸有在特權模式下才允許對當前的程序狀態(tài)寄存器的反有控制位直接進(jìn)行讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)。
特權模式中除系統模式外都是異常模式。異常發(fā)生時(shí)總是切換到ARM狀態(tài)。
何時(shí)近入到異常模式
1 復位進(jìn)入管理模式,操作系統內核通常處于此種模式
2訪(fǎng)問(wèn)失敗則進(jìn)入中止模式
3 遇到不支持的指令時(shí),進(jìn)入未定義
4中斷模式與快速中斷模式分別對ARM外理器2種不同等級別的中斷響應
特權模式可以訪(fǎng)問(wèn)所有內部資源
用戶(hù)模式與作系統模式不能由異常進(jìn)入必須通過(guò)修改CPSR才能實(shí)現。
處理器工作模式 | 特權模式 | 異常模式 | 說(shuō)明 |
用戶(hù)(user)模式 | 用戶(hù)程序運行模式 | ||
系統(system)模式 | 該組模式下可以任意訪(fǎng)問(wèn)系統資源 | 運行特權級的操作系統任務(wù) | |
一般中斷(IRQ)模式 | 通常由系統異常狀態(tài)切換進(jìn)該組模式 | 普通中斷模式 | |
快速中斷(FIQ)模式 | 快速中斷模式 | ||
管理(supervisor)模式 | 提供操作系統使用的一種保護模式,swi命令狀態(tài) | ||
中止(abort)模式 | 虛擬內存管理和內存數據訪(fǎng)問(wèn)保護 | ||
未定義指令終止(undefined)模式 | 支持通過(guò)軟件仿真硬件的協(xié)處理 |
CPU的模式可以簡(jiǎn)單的理解為當前CPU的工作狀態(tài),比如:當前操作系統正在執行用戶(hù)程序,那么當前CPU工作在用戶(hù)模式,這時(shí)網(wǎng)卡上有數據到達,產(chǎn)生中斷信號,CPU自動(dòng)切換到一般中斷模式下處理網(wǎng)卡數據(普通應用程序沒(méi)有權限直接訪(fǎng)問(wèn)硬件),處理完網(wǎng)卡數據,返回到用戶(hù)模式下繼續執行用戶(hù)程序。
特權模式
除用戶(hù)模式外,其它模式均為特權模式(Privileged Modes)。ARM內部寄存器和一些片內外設在硬件設計上只允許(或者可選為只允許)特權模式下訪(fǎng)問(wèn)。此外,特權模式可以自由的切換處理器模式,而用戶(hù)模式不能直接切換到別的模式。
異常模式
特權模式中除系統(system)模式之外的其他5種模式又統稱(chēng)為異常模式。它們除了可以通過(guò)在特權下的程序切換進(jìn)入外,也可以由特定的異常進(jìn)入。比如硬件產(chǎn)生中斷信號進(jìn)入中斷異常模式,讀取沒(méi)有權限數據進(jìn)入中止異常模式,執行未定義指令時(shí)進(jìn)入未定義指令中止異常模式。其中管理模式也稱(chēng)為超級用戶(hù)模式,是為操作系統提供軟中斷的特有模式,正是由于有了軟中斷,用戶(hù)程序才可以通過(guò)系統調用切換到管理模式。
(1)用戶(hù)模式:
用戶(hù)模式是用戶(hù)程序的工作模式,它運行在操作系統的用戶(hù)態(tài),它沒(méi)有權限去操作其它硬件資源,只能執行處理自己的數據,也不能切換到其它模式下,要想訪(fǎng)問(wèn)硬件資源或切換到其它模式只能通過(guò)軟中斷或產(chǎn)生異常。
(2)系統模式:
系統模式是特權模式,不受用戶(hù)模式的限制。用戶(hù)模式和系統模式共用一套寄存器,操作系統在該模式下可以方便的訪(fǎng)問(wèn)用戶(hù)模式的寄存器,而且操作系統的一些特權任務(wù)可以使用這個(gè)模式訪(fǎng)問(wèn)一些受控的資源。
(3)一般中斷模式:
一般中斷模式也叫普通中斷模式,用于處理一般的中斷請求,通常在硬件產(chǎn)生中斷信號之后自動(dòng)進(jìn)入該模式,該模式為特權模式,可以自由訪(fǎng)問(wèn)系統硬件資源。
(4)快速中斷模式:
快速中斷模式是相對一般中斷模式而言的,它是用來(lái)處理對時(shí)間要求比較緊急的中斷請求,主要用于高速數據傳輸及通道處理中。
(5)管理模式:
管理模式是CPU上電后默認模式,因此在該模式下主要用來(lái)做系統的初始化,軟中斷處理也在該模式下,當用戶(hù)模式下的用戶(hù)程序請求使用硬件資源時(shí)通過(guò)軟件中斷進(jìn)入該模式。
(6)終止模式:
中止模式用于支持虛擬內存或存儲器保護,當用戶(hù)程序訪(fǎng)問(wèn)非法地址,沒(méi)有權限讀取的內存地址時(shí),會(huì )進(jìn)入該模式,linux下編程時(shí)經(jīng)常出現的segment fault通常都是在該模式下拋出返回的。
(7)未定義模式:
未定義模式用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真,CPU在指令的譯碼階段不能識別該指令操作時(shí),會(huì )進(jìn)入未定義模式。
ARM920T支持的7種處理器操作模式:
.用戶(hù)模式(user模式),運行應用的普通模式。
.快速中斷模式(fiq模式),用于支持高速數據傳輸或通道處理。
.中斷模式(irq模式),用于普通中斷處理。
.超級用戶(hù)模式(svc模式),操作系統的保護模式
.異常中斷模式(abt模式),輸入數據后登入或預取異常中斷指令
.系統模式(sys模式),是操作系統使用的一個(gè)有特權的用戶(hù)模式
.未定義模式(und模式),執行了未定義指令時(shí)進(jìn)入該模式
處理器的模式可以通過(guò)軟件控制進(jìn)行切換,也可以通過(guò)外部中斷或是異常處理過(guò)程進(jìn)行切換。
7種模式中除用戶(hù)模式外其它的6種處理器模式稱(chēng)為Privileged Modes(特權模式)。
用戶(hù)模式:大多數用戶(hù)程序運行在用戶(hù)模式,此模式下程序不能夠訪(fǎng)問(wèn)一些受操作系統保護的系統資源,應用程序也不能直接進(jìn)行處理器模式的切換。
特權模式:程序可以訪(fǎng)問(wèn)所有的系統資源,也可以任意地進(jìn)行處理器模式的切換。
6種特權模式中除系統模式外,其他5種特權模式又稱(chēng)之為異常模式。
異常模式:當應用程序發(fā)生異常中斷時(shí),處理器進(jìn)入相應的異常模式。每一種異常模式都有一組寄存器,供相應的異常處理程序使用,這樣可保證進(jìn)入異常模式時(shí),用戶(hù)模式下的寄存器(保存了程序運行狀態(tài))不被破壞。
系統模式:系統模式不是通過(guò)異常過(guò)程進(jìn)入的,它和用戶(hù)模式具有完全一樣的寄存器。但是系統模式屬于特權模式,可以訪(fǎng)問(wèn)所有的系統資源,也可以直接進(jìn)行處理器模式的切換。它主要供操作系統任務(wù)使用。
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