第2章重ARM微处理器硬件结构计算机体系结构ARM处理器结构和技术特征ARM处理器模式及内部寄存器ARM存储系统机制
第2章 ARM微处理器硬件结构 ARM 存 储 系 统 机 制 ARM处理器模式及内部寄存器 ARM处理器结构和技术特征 计算机体系结构
处理器7种工作模式7种模式，不同模式所文M能访问的系统资源不同，由此提供了对系统资源的有效保护并提高了异常处理的速处理器度。还能用户(usr)系统可以直系统模式可以访问系统资源。异常模式下(sys)通过软件进入系统模式可以访问系统资源勺F=0进快中断Arm处理器欲访问的数据或指令的地址不(fiq)存在，进入中止模式。为I=0进中断(irq)管理时进入ram区，进入管理模式，设置各模式堆栈(svc)进入用户模式。若发生异常，进入异常模式，异常处理结束后返回用户模式。中止(abt)仔阳丽保力未定义未定义指令异常响应时进入此模支持硬件协处理器的软件式仿真(und)
处理器7种工作模式 处理器模式 说明 备注 用户 (usr) 正常程序执行模式 不能直接切换到其它模式 系统 (sys) 运行操作系统的特权任务 与用户模式类似，但具有可以直 接切换到其它模式等特权 快中断 (fiq) 用于高速数据传输及通道 处理 FIQ异常响应时且CPSR的F=0进 入进入此模式 中断 (irq) 用于通用中断处理 IRQ异常响应时且CPSR的I=0进 入进入此模式 管理 (svc) 操作系统保护模式 系统复位和软件中断响应时进入 此模式 中止 (abt) 用于支持虚拟内存和/或 存储器保护 在ARM7TDMI没有大用处 未定义 (und) 支持硬件协处理器的软件 仿真 未定义指令异常响应时进入此模 式 用户程序运行在用户模式。此模式下不能 访问受操作系统保护的资源，除异常发生 切换到异常模式外，不能以软件切换到其 它模式。 Arm处理器工作于7种模式，不同模式所 能访问的系统资源不同，由此提供了对系 统资源的有效保护并提高了异常处理的速 度。 系统启动过程：引导程序把系统引导至 ram区，进入管理模式，设置各模式堆栈， 进入用户模式。若发生异常，进入异常模 式，异常处理结束后返回用户模式。 系统模式可以访问系统资源。异常模式下 通过软件进入系统模式可以访问系统资源。 Arm处理器欲访问的数据或指令的地址不 存在，进入中止模式
处理器模式特权模式说明备注处理器模式用户正常程序工作模式不能直接切换到其它模式(usr)系统用于支持操作系统的特权与用户模式类似，但具有可以直(sys)任务等接切换到其它模式等特权系统2(sys)除用户模式外，其它模式均为特权快中断模式。ARM内部寄存器和一些片内外设(fiq)在硬件设计上只允许（或者可选为只允许）中断特权模式下访问。此外，特权模式可以自(ira)入由的切换处理器模式，而用户模式不能直管理(svc)接切换到别的模式。中止用指令向CPSR的M[4：0]字段写入特C(abt)定的值，以进入相应的工作模式模未定义(und)方(
处理器模式 特权模式 处理器模式 说明 备注 用户 (usr) 正常程序工作模式 不能直接切换到其它模式 系统 (sys) 用于支持操作系统的特权 任务等 与用户模式类似，但具有可以直 接切换到其它模式等特权 快中断 (fiq) 支持高速数据传输及通道 处理 FIQ异常响应时进入此模式 中断 (irq) 用于通用中断处理 IRQ异常响应时进入此模式 管理 (svc) 操作系统保护代码 系统复位和软件中断响应时进入 此模式 中止 (abt) 用于支持虚拟内存和/或 存储器保护 在ARM7TDMI没有大用处 未定义 (und) 支持硬件协处理器的软件 仿真 未定义指令异常响应时进入此模 式 除用户模式外，其它模式均为特权 模式。ARM内部寄存器和一些片内外设 在硬件设计上只允许（或者可选为只允许） 特权模式下访问。此外，特权模式可以自 由的切换处理器模式，而用户模式不能直 接切换到别的模式。 用指令向CPSR的M[4：0]字段写入特 定的值，以进入相应的工作模式. 未定义 (und) 中止 (abt) 管理 (svc) 中断 (irq) 快中断 (fiq) 系统 (sys)
处理器模式异常模式说明备注处理器模式用户正常程序工作模式不能直接切换到其它模式(usr)系统用于支持操作系统的特权与用户模式类似，但具有可以直年务等接切换到其它模式等特权(sys)丰快中断(f快中断这五种模式称为异常模式。它们除(fiq)-(i了可以通过程序切换进入外，也可以由特中断(ira)定的异常进入。当特定的异常出现时，处管入管理理器进入相应的模式。每种异常模式都有(s)(svC)些独立的寄存器，以避免异常退出时用户模式的状悉不可靠。口中止(a(abt)模未未定义(und)(u
处理器模式 ⚫ 异常模式 处理器模式 说明 备注 用户 (usr) 正常程序工作模式 不能直接切换到其它模式 系统 (sys) 用于支持操作系统的特权 任务等 与用户模式类似，但具有可以直 接切换到其它模式等特权 快中断 (fiq) 支持高速数据传输及通道 处理 FIQ异常响应时进入此模式 中断 (irq) 用于通用中断处理 IRQ异常响应时进入此模式 管理 (svc) 操作系统保护代码 系统复位和软件中断响应时进入 此模式 中止 (abt) 用于支持虚拟内存和/或 存储器保护 在ARM7TDMI没有大用处 未定义 (und) 支持硬件协处理器的软件 仿真 未定义指令异常响应时进入此模 式 未定义 (und) 中止 (abt) 管理 (svc) 中断 (irq) 快中断 (fiq) 这五种模式称为异常模式。它们除 了可以通过程序切换进入外，也可以由特 定的异常进入。当特定的异常出现时，处 理器进入相应的模式。每种异常模式都有 一些独立的寄存器，以避免异常退出时用 户模式的状态不可靠
处理器模式用户和系统模式备注处理器模式说明用户正常程序工作模式不能直接切换到其它模式(usr)用片系直(usr)(sy系统快(sys)这两种模式都不能由异常进入，都使(fi可)处理用完全相同的寄存器组。中断用系统模式是特权模式，不受用户模式(ira)的限制。操作系统在该模式下访问用户模管理入式的寄存器就比较方便，而且操作系统的操(sve)一些特权任务可以使用这个模式访问一些一用储支仿中止受控的资源。(abt)未定义模真(und)式
处理器模式 ⚫ 用户和系统模式 处理器模式 说明 备注 用户 (usr) 正常程序工作模式 不能直接切换到其它模式 系统 (sys) 用于支持操作系统的特权 任务等 与用户模式类似，但具有可以直 接切换到其它模式等特权 快中断 (fiq) 支持高速数据传输及通道 处理 FIQ异常响应时进入此模式 中断 (irq) 用于通用中断处理 IRQ异常响应时进入此模式 管理 (svc) 操作系统保护代码 系统复位和软件中断响应时进入 此模式 中止 (abt) 用于支持虚拟内存和/或存 储器保护 在ARM7TDMI没有大用处 未定义 (und) 支持硬件协处理器的软件 仿真 未定义指令异常响应时进入此模 式 这两种模式都不能由异常进入，都使 用完全相同的寄存器组。 系统模式是特权模式，不受用户模式 的限制。操作系统在该模式下访问用户模 式的寄存器就比较方便，而且操作系统的 一些特权任务可以使用这个模式访问一些 受控的资源。 系统 (sys) 用户 (usr)