ARM的工作模式以及寄存器组织(回顾复习)

一、ARM处理器主要分为A系列处理器以及M系列处理器，不同的处理器工作模式也不相同，现在就A系类以及M系列的工作模式来做一下总结。

1、关于cortex-A系列工作模式

2.关于cortex-M系列工作模式

 总结：对于不同的处理器，都是在特定的模式下执行特定的代码，完成特定的功能。

二、ARM的寄存器组织(ARM-v7)

1、在了解寄存器的组织之前，先来了解一下ARM处理器的大致框图

 

icache：高速指令缓存

dcache：高速数据缓存

控制器：负责控制程序的运行

运算器：处理数据运算以及将运行的结果写回寄存器中

寄存器：存储数据（注：空间有限，只有100多字节，而且不能取地址操作（后面介绍为什么不能取地址））

对于他们读写数据的快慢来说，内核中的寄存器是速度最快的，其次就是缓存，然后就是内存，最后是硬盘

2、ARM-v7寄存器组织

1、寄存器是没有地址的，只能通过编号进行访问，对于ARM-v7架构来说，每个寄存器都是32位的（一条汇编指令首先被编译生成32位的机器码，这个机器码中需要包含指令中的信息，如果在加上地址信息就存不上了（采用压缩可以吗？答案：不可以，如果采用压缩的方式，岂不是更加麻烦了））。

2、banked（灰底）是属于对应模式私有的寄存器，其他的都属于公有的寄存器，如果对应的模式下，有私有的寄存器，那么它就不能访问公有的寄存器（比如说在FIQ模式下，不能访问公有r8寄存器，只能访问自己私有的r8_fiq寄存器）,浅色字体代表只能访问到用户模式下的寄存器（比如说在IRQ模式下只能访问用户模式下的r0寄存器）

3、用户模式和系统模式公用一套寄存器组织

4、特殊寄存器介绍：

        sp寄存器（r13寄存器）:栈指针寄存器--->用来压栈保存现场的

        lr寄存器（r14寄存器）:链接寄存器--->用来保存返回地址的

        pc寄存器（r15寄存器）:程序计数寄存器--->存放当前指令的地址（完成取指操作，pc的值              会自动加4指向下一条指令）

        cpsr寄存器：当前程序状态寄存器--->保存当前程序的运行状态

        （1）N[31]位 ----> 指令的运算结果为负数，N位被自动置1, 否则清0.

        （2）Z[30]位 ----> 指令的运算结果为零，Z位被自动置1，否则清0.

        （3）C[29]位 ---->加法：进行加法运算时，如果产生进位，C位被自动置1，否则清0.

​                     进位：低32位向高32位进位(溢出的标志位)。

​                     减法: 进行减法运算时，如果产生借位，C位被自动清0，否则置1.

​                     借位：低32位向高32位借位。

        （4）V[28]位 ----> 如果符号位发生变化，V位被自动置1，否则清0.

        （5）I[7]位 ----> IRQ的屏蔽位；I = 1表示屏蔽IRQ类型的中断；I = 0表示不屏蔽IRQ类型的中断

        （6）F[6]位 ----> FIQ的屏蔽位；F = 1表示屏蔽FIQ类型的中断；F = 0表示不屏蔽FIQ类型的中断

        （7）T[5]位 ----> 状态位；T = 0: ARM状态,执行的是ARM指令集,ARM指令的宽度是4个字节。

​                          T = 1:Thumb状态,执行的是Thumb指令集,Thumb指令的宽度是2个字节。

        （8）M[4:0]位 ---> 模式位

​                             10000 User mode;

​                             10001 FIQ mode;

​                             10011 SVC mode;

​                             10111 Abort mode;

​                             11011 Undfined mode;

                            ​ 11111 System mode;

​                             10110 Monitor mode;

​                             10010 IRQ mode;

​                             注：其他的值保留。

        spsr寄存器:保存程序状态寄存器--->主要对cpsr寄存器进行备份

三、ARM的寄存器组织(ARM-v8)