ARM学习笔记(一)--处理器模式

处理器模式

CPSR寄存器

ARM V4的CPSR寄存器（和保存它的SPSR寄存器）中的位分配如下图所示。



处理器模式	描 述
用户模式（User,usr）	正常程序执行的模式
快速中断模式（FIQ,fiq）	用于高速数据传输和通道处理
外部中断模式（IRQ,irq）	用户通常的中断使用
特权模式（Supervisor,sve）	供操作系统使用的一种保护模式
数据访问中止模式（Abort,abt）	用于虚拟存储及存储保护
未定义指令中止模式（Undefin- ed,und）	用于支持通过软件仿真硬件的协处理器
系统模式（System,sys）	用于运行特权级的操作系统任务

处理器模式	体系结构	模式编号
用户	全部	0b10000
FIQ - 快速中断请求	全部	0b10001
IRQ - 中断请求	全部	0b10010
超级用户	全部	0b10011
中止	全部	0b10111
未定义	全部	0b11011
系统	ARMv4 及更高版本	0b11111
监控	仅限安全扩展	0b10110

1.除了用户模式以外，其他6种处理器模式可以称为特权模式(前5种也称为异常处理模式，即除了系统模式)

2.特权模式允许对cpsr的完全读/写访问;与些相反,非特权模式只允许对cpsr的控制域进行读访问,但允许对条件标志的读/写访问。

3.通过修改cpsr可以进入异常

MSR CPSR_c,#(NoInt | SVC32Mode) //从系统模式切换到管理模式

也可以在内核对异常或者中断响应时由硬件切换到异常模式

用户模式和系统模式不能由异常进入，也就是说要想进入系统模式，必须通过修改CPSR才能实现

MSR CPSR_c,#(NoInt | SYS32Mode) //从管理模式切换到系统模式

4.当一个异常发生时处理器总是切换到ARM状态而黑Thumb状态

5.每一种异常与处理器的一种模式相对应，应用程序发生特定中断时，处理器内核立即跳转到向量表中的某个入口地址，执行相应的程序。每一种模式都有相对应的寄存器，保证引入引入异常时用户模式下的寄存器不被破坏

当处理器访问存储器失败时，进入数据访问中止模式(abort)；

中断模式和快速中断模式分别对ARM处理器两种不同级别的中断作出响应；

处理器复位以后，进入管理模式，操作系统内核也通常处于这种模式；

系统模式是一种特殊的用户模式主要供操作系统的任务使用，允许对cpsr的完全读/写访问；

当处理器遇到没有定义的指令或处理器不支持该指令时，进入未定义模式；

用户模式运行应用程序。

6.特权模式可以访问系统的所有资源，也可以在各个模式之间进行切换

7.各种异常模式有自己的寄存器组，用户模式和系统模式的寄存器组是一样的，所以系统模式可以用户状态下相应的寄存器了,而不是使用异常模式下相应的寄存器，这样就可以保证当异常中断发生时任务的状态不被破坏

。用户模式通过异常可以进入异常模式，但是由用户模式进入系统模式并不是通过异常实现的。

8.需要任务保护的应用程序通常在用户模式下执行。 有些嵌入式应用程序可能完全运行在超级用户模式或系统模式下。进入除用户模式之外的模式是为了处理异常或访问特许资源。

在这些模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意地进行处理器模式的切换。其中除了系统模式外的其他5种特权模式又称为异常模式。处理器模式可以通过软件来切换，在ARM Linux操作系统中，只有运行在内核态的程序才有可能更改处理器模式，用户态的程序是不能访问受操作系统保护的系统资源的，更不能直接进行处理器模式的切换。当需要处理器模式切换的时候，用户态的程序可以中断，内核态的中断处理程序开始响应并做出处理。

以上7种模式对应了系统中的中断向量表，这在移植操作系统的时候很重要。系统中所有的调度都是围绕着中断向量表展开的，在不用操作系统的系统中也就是通常所谓的裸机系统程序中，对于中断向量表的处理也很关键。这个向量表一般加载在CPU复位执行的开始地址的一段空间。在ARM Linux操作系统中，Boot Loader程序的移植中需要考虑这些问题，而一旦Boot Loader移植成功，运行起来以后，开发人员就不需要再考虑这个问题了。