ARM9_S3C2440学习（一）ARM体系的7种工作模式

ARM体系的7种工作模式

 

一、ARM体系的CPU有以下7种工作模式：

1、用户模式（usr）：正常的程序执行状态

2、快速中断模式（fiq）：

3、中断模式（irq）：

4、管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式

5、系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务

6、数据访问终止模式（abt）：数据或指令预取终止时进入该模式

7、未定义指令终止模式（und）：未定义的指令执行时进入该模式

注解：

可以通过软件来进行模式切换，或者发生各类中断、异常时CPU自动进入相应的模式；

除用户模式外，其余6种工作模式都属于特权模式；

特权模式中除了系统模式以外的其余5种模式称为异常模式；

大多数程序运行于用户模式；

进入特权模式是为了处理中断、异常、或者访问被保护的系统资源；

二、ARM体系的CPU有两种工作状态

1、ARM

2、THumb

CPU上电处于ARM状态

三、寄存器

ARM有31个通用的32位寄存器，6个程序状态寄存器，共分为7组，有些寄存器是所有工作模式共用的，还有一些寄存器专属于每一种工作模式；

R13——栈指针寄存器，用于保存堆栈指针；

R14——程序连接寄存器，当执行BL子程序调用指令时，R14中得到R15的备份，而当发生中断或异常时，R14保存R15的返回值；

R15——程序计数器；

快速中断模式有7个备份寄存器R8—R14，这使得进入快速中断模式执行很大部分程序时，甚至不需要保存任何寄存器；

其它特权模式都含有两个独立的寄存器副本R13、R14，这样可以令每个模式都拥有自己的堆栈指针和连接寄存器；

四、当前程序状态寄存器（CPSR）

CPSR中各位意义如下：

T位：1——CPU处于Thumb状态，   0——CPU处于ARM状态；

I、F（中断禁止位）： 1——禁止中断，   0——中断使能；

工作模式位：可以改变这些位，进行模式切换；

五、程序状态保存寄存器（SPSR）

当切换进入某一个特权模式时，SPSR保存前一个工作模式的CPSR值，这样，当返回前一个工作模式时，可以将SPSR的值恢复到CPSR中；

六、模式切换

当异常发生，CPU进入相应的异常模式时，以下工作是由CPU自动完成的：

1、在异常模式的R14中保存前一工作模式的下一条即将执行的指令地址；

2、将CPSR的值复制到异常模式的SPSR中；

3、将CPSR的工作模式设为该异常模式对应的工作模式；

4、令PC值等于这个异常模式在异常向量表中的地址，即跳转去执行异常向量表中的相应指令；

从异常工作模式退回到之前的工作模式时，需要由软件来完成以下工作：

1、将异常模式的R14减去一个适当的值（4或8）后赋给PC寄存器；

2、将异常模式SPSR的值赋给CPSR；