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day2 ARM处理器概论

目录

RISC处理器和CISC处理器

 SOC(System on Chip)

ARM指令集概述

指令集

ARM指令集

编译原理

ARM存储模型

 ARM指令存储

 ARM工作模式

工作模式的理解

ARM工作模式分类

RISC处理器和CISC处理器

 RISC处理器

  •     只保留常用的的简单指令，硬件结构简单，复杂操作一般通过简单指令的组合实现，一般指令长度固定，且多为单周期指令
  •     RISC处理器在功耗、体积、价格等方面有很大优势，所以在嵌入式移动终端领域应用极为广泛

 CISC处理器

  •     不仅包含了常用指令，还包含了很多不常用的特殊指令，硬件结构复杂，指令条数较多，一般指令长度和周期都不固定
  •     CISC处理器在性能上有很大优势，多用于PC及服务器等领域

 SOC(System on Chip)

    即片上系统，将一个系统中所需要的全部部件集成在一个芯片中在体积、功耗、价格上有很大优势

ARM指令集概述

指令集

 指令

  •     能够指示处理器执行某种运算的命令称为指令（如加、减、乘 ...）
  •     指令在内存中以机器码（二进制）的方式存在
  •     每一条指令都对应一条汇编
  •     程序是指令的有序集合

 指令集

  •     处理器能识别的指令的集合称为指令集
  •     不同架构的处理器指令集不同
  •     指令集是处理器对开发者提供的接口

ARM指令集

大多数ARM处理器都支持两种指令集：

 ARM指令集：

  •     所有指令（机器码）都占用32bit存储空间
  •     代码灵活度高、简化了解码复杂度
  •     执行ARM指令集时PC值每次自增4

 Thumb指令集：

  •     所有指令（机器码）都占用16bit存储空间
  •     代码密度高、节省存储空间
  •     执行Thumb指令集时PC值每次自增2

编译原理

day2 ARM处理器概论_第1张图片

 

  •  机器码（二进制）是处理器能直接识别的语言，不同的机器码代表不同的运算指令，处理器能够识别哪些机器码是由处理器的硬件设计所决定的，不同的处理器机器码不同，所以机器码不可移植
  •  汇编语言是机器码的符号化，即汇编就是用一个符号来代替一条机器码，所以不同的处理器汇编也不一样，即汇编语言也不可移植
  •  C语言在编译时我们可以使用不同的编译器将C源码编译成不同架构处理器的汇编，所以C语言可以移植（C语言可以移植的原因是编译器的不同）

ARM存储模型

字节序：

大端对齐

    低地址存放高位，高地址存放低位

    a = 0x12345678;

 小端对齐

    低地址存放低位，高地址存放高位

    a = 0x12345678;

注：ARM一般使用小端对齐
day2 ARM处理器概论_第2张图片

 ARM指令存储

 处理器处于ARM状态时

    所有指令在内存的起始地址必须是4的整数倍

    PC值由其[31:2]决定，[1:0]位未定义

 处理器处于Thumb状态时

    所有指令在内存的起始地址必须是2的整数倍

    PC值由其[31:1]决定，[0]位未定义

注：即指令本身是多少位在内存存储时就应该多少位对齐
day2 ARM处理器概论_第3张图片

 ARM工作模式

 ARM有8个基本的工作模式

  •    User    非特权模式，一般在执行上层的应用程序时ARM处于该模式
  •     FIQ     当一个高优先级中断产生后ARM将进入这种模式
  •     IRQ    当一个低优先级中断产生后ARM将进入这种模式
  •     SVC    当复位或执行软中断指令后ARM将进入这种模式
  •     Abort     当产生存取异常时ARM将进入这种模式
  •     Undef    当执行未定义的指令时ARM将进入这种模式
  •     System    使用和User模式相同寄存器集的特权模式
  •     Monitor    为了安全而扩展出的用于执行安全监控代码的模式

工作模式的理解

 不同模式拥有不同权限

 不同模式执行不同代码

 不同模式完成不同的功能

ARM工作模式分类

 按照权限

    User为非特权模式（权限较低），其余模式均为特权模式（权限较高）

 按照状态

    FIQ、IRQ、SVC、Abort、Undef属于异常模式，即当处理器遇到异常后

会进入对应的模式

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