ARM汇编 1.arm架构

ARM处理器工作模式

Cortex-A系列的8种工作模式，比起Cortex-M系列多了monitor模式

只需掌握用户模式、一般中断模式、管理模式

异常源

不同的异常源会进入不同的工作模式

• FIQ异常 => FIQ模式
• IRQ异常 => IRQ模式
• Prefetch、Data异常 => 中止模式
• Undef => 未定义指令中止模式
• SWI、reset异常 => 管理模式

ARM寄存器

• R8-R14对于另外6种异常模式有不同的含义，和系统/用户模式下的可能不一样（根据图中的三角标志区分）
• SPSR针对不同的异常有不同的状态含义

1. 未分组寄存器R0-R7：所有模式下指向同一个寄存器，在切换模式的时候要注意这部分寄存器的数据保护
2. 分组寄存器R8-R14：对应的物理寄存器与所处模式有关，采用_mode来区分不同的寄存器
3. 堆栈寄存器R13（SP）：堆栈指针，用来指向不同模式下的栈空间
4. R14（LR）链接寄存器：当进行子程序跳转时，R14保存PC的值，在执行完子程序后，通过读取R14的值来返回原来的程序位置。
5. R15（PC）程序计数器：PC值 = 当前程序执行位置 + 8 （多级流水线技术）
6. CPSR：当前程序状态寄存器，存储了一些信息：主要包括处理器模式、处理器状态、中断禁止位、条件位
7. SPSR：备份的程序状态寄存器，当异常发生时，保存当前CPSR的值，从异常退出后用SPSR恢复CPSR

协处理器

ARM体系结构通过协处理器来扩展指令集，最常用的协处理器是用于控制片上功能的系统协处理器。

如控制Cache和存储管理单元MMU的CP15协处理器、设置异常向量表地址的mcr指令。

指令流水线

3级流水线：取值、译码、执行

因此正在执行的指令其实是PC-8（对于32位机，一条指令是32位/4字节），间隔两个字节，每个周期同时进行一条指令的执行、下一条指令的译码、下下条指令的预取。

理想的最佳流水线如图：在第一个时间周期，完成了ADD指令的执行、SUB指令的译码、ORR指令的取指

还有LDR流水线（从外存中取数据）、分支流水线、中断流水线

都不是理想的流水线、存在一些周期完成一些特定的任务，如保护现场、保存R14、CPSR->SPSR等。