ARM体系结构与汇编语言

   在嵌入式开发领域，ARM架构的处理器占了90%以上的市场份额，大多数人学习嵌入式都是从ARM开始的，基于这个背景，本章讲带领大家学习ARM常用的一些汇编指令以及汇编程序的编写，预期的学习收获有两个，以ARM汇编指令为媒介，深入了解ARM体系结构和工作流程， 二是 掌握ARM汇编程序的编写技巧，能看懂反汇编代码，为后面深入学习C语言打下基础，通过反汇编分析，可以从体系结构和底层汇编这样一个新视角去窥探程序的运行机制。

   3.1 ARM体系结构

  计算机的指令集一般可以分为4种，复杂指令集CISC，精简指令集RISC，显式并行指令集，EPIC和超长指令字指令集VLIM，我们在嵌入式学习和工作中需要经常打交道的是RISC指令集，RISC指令集相对于CISC指令集，主要有以下特点，。

1 load/store架构，CPU不能直接处理内存的数据，要先将内存中的数据Load加载到寄存器中才能操作，然后将处理结果Store到内存中。

2 固定的指令长度，单周期指令。

3 倾向于使用更多的寄存器来存储数据，而不是使用内存中的堆栈，效率更高。

   ARM指令虽然属于RISC 但是和原汁原味的RISC相比，还是有一些差异的。

ARM有桶型移位寄存器，单周期内可以完成数据的各种移位操作。

  并不是所有的ARM指令都是单周期的。

   AMR有16的thumb指令集，是32位ARM指令集的压缩形式，提高了代码密度。

  条件执行，通过指令组合，减少了分支指令数目，提高了代码密度。

  增加DSP SIMD/NEON等指令。

  ARM处理器有多种工作模式，如表3-1所示，应用程序正常运行时，ARM处理器工作在用户模式，当程序运行出错或者有中断发生时，ARM处理器就回切换到对应的特权工作模式，用户模式属于普通模式，有些特权指令时运行不了的，需要切换到特权模式下才能运行。在ARM处理器中，除了用户模式时普通模式，其他的都是集中特权模式。

表3-1 AMR处理器的不同工作模式。

处理器模式	模式编码	模式介绍
User mode		应用程序运行的工作模式
FIQ mode		快速中断模式，中断优先级比IRQ高
IRQ mode		中断模式
Supervisor mode		管理模式，保护模式，复位和软中断时一般都会进入该模式
Abort mode		数据存取异常，指令读取读取失败时会进入
Undefined mode		CPU遇到无法识别，未定义的指令时，进入该模式
System mode		类似用户模式，但是可运行特权OS任务，
Monitor mode		仅限于安全扩展。

为了保证计算机能长期安全稳定的运行，CPU提供了多种工作模式和权限管理，应用程序运行时，处理器处于普通模式，没有特权对内存和底层硬件进行操作，应用程序如果要读写磁盘上的音视频数据，驱动声卡播放音乐，往屏幕写数据显示歌词，需要首先通过系统调用或者软中断进入处理器特权模式，运行操作系统内核或者硬件驱动代码， 才能对底层的硬件设备进行读写操作。

    ARM处理器内部，除了基本的算数运算单元，逻辑运算单元浮点运算单元和控制单元。还有一系列寄存器，包括各种通用寄存器，状态寄存器，控制寄存器，用来控制处理器的运行，保存程序运行时的各种状态和临时结果。

R0-R15。