ARM存储器概论

一、ARM指令集概述

1.指令集

指令

（1）能够指示处理器执行某种运算的命令称为指令（如加、减、乘 ...）

（2）指令在内存中以机器码（二进制）的方式存在

（3）每一条指令都对应一条汇编

（4）程序是指令的有序集合

指令集

（1）处理器能识别的指令的集合称为指令集

（2）不同架构的处理器指令集不同

（3）指令集是处理器对开发者提供的接口

2.ARM 指令集

大多数ARM处理器都支持两种指令集：

ARM指令集

（1）所有指令（机器码）都占用32bit存储空间

（2）代码灵活度高、简化了解码复杂度

（3）执行ARM指令集时PC值每次自增4

Thumb指令集

（1）所有指令（机器码）都占用16bit存储空间

（2）代码密度高、节省存储空间

（3）执行Thumb指令集时PC值每次自增2

3.编译原理

        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

二、ARM存储模型

1.ARM数据类型

ARM采用32位架构，基本数据类型有以下三种

    Byte  8bits

    Halfword  16bits

    Word  32bits

数据存储

    Word型数据在内存的起始地址必须是4的整数倍

    Halfword型数据在内存的起始地址必须是2的整数倍

注：即数据本身是多少位在内存存储时就应该多少位对齐

2.字节序

大端对齐：低地址存放高位，高地址存放低位，例：a = 0x12345678;

小端对齐：低地址存放低位，高地址存放高位，例：a = 0x12345678;

注：ARM一般使用小端对齐

 3.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

三、ARM工作模式

1.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

2.工作模式的理解

（1）不同模式拥有不同权限

（2）不同模式执行不同代码

（3）不同模式完成不同的功能

3.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