ARM7 复习题 - 图文

2026/1/26 20:22:15

一. ARM的体系结构:

ARM处理器为RISC芯片,其简单的结构使ARM内核非常小,这使得器件的功率也非常低。它具有经典RISC的特点: 1.大的,统一的寄存器文件。 2.装载/保存结构,数据处理操作系统只针对寄存器的内容,而不直接对存储器进行操作。

3.简单的寻址模。

4.统一和固定长度的指令域,简化了指令的译码,便于指令流水线设计。 ARM体系结构的特点:

1.每条数据处理指令都对算术逻辑单元和移位器控制,实现了ALU和移位器的最大利用。

2.地址自动增加和减少寻址模式,优化程序循环。 3.多寄存器装载和存储指令实现最大数据吞吐量。 4.所有指令的条件执行实现最快速的代码执行。 1. 冯.诺依曼体系结构。

2.ARMTDMI是目前应用最广的微处理器核。

二.ARM处理器模式

用户模式(usr):ARM处理器正常的程序执行状态。 快速中断模式(fiq):用于高速数据传输或通道处理。 外部中断模式(irq):用于通用的中断处理。 管理模式(svc):操作系统使用的保护模式。 数据访问终止模式(abt):当数据或指令预取终止时进入该模式,可用于虚拟存储及存储保护。

系统模式(sys):运行具有特权的操作系统任务。 未定义模式(und):当未定义的指令执行时进入该模式,可用于支持硬件协处理器的软件仿真。

三.ARM异常的处理过程:

(1)保存异常返回到当前PC。 (2)保存当前CPSR到SPSR。

(3)改写CPSR以切换到相应的异常模式和处理器状态(ARM状态)。 (4)禁止IRQ(如果进入FIQ则禁止FIQ)。

(5)跳转到相应异常向量入口。注意复位异常处理会禁止所有终端,另外由于不用返回,因此不需要作(1)(2)步。

1处理器复位之后进入管理模式,操作系统内核通常处于管理模式; 2当处理器访问存储器失败时,进入数据访问中止模式;

3当处理器遇到没有定义或不支持的指令时,进入未定义模式;

4中断模式与快速中断模式分别对ARM处理器2种不同级别的中断作出响应。

内部基本构成情况:P18-19

寄存器基本组成情况:P33

在ARM处理器内部共有37个用户可访问的寄存器,分别为31个通用32位寄存器和6个状态寄存器。

ARM处理器共有7种不同的处理器模式,每种模式都有一组相应的寄存器组,最多可以18个活动的寄存器。

ARM体系的存储系统

? 地址空间 ARM结构使用单个平面的232个8位字节地址空间。地址空间可以看作是包含230个32位字,或231个16位半字。如果地址向上或向下溢出地址空间,通常会发生翻转。

? 存储器格式 地址空间的规则要求字地址A:

位于地址A的字包含的字节位于地址A,A+1,A+2和A+3; 位于地址A的半字包含的字节位于地址A和A+1;

位于地址A+2的半字包含的字节位于地址A+2和A+3; 位于地址A的字包含的半字位于地址A和A+2; ? 非对齐的存储器访问

ARM结构通常希望所有的存储器访问都合理的对齐,具体来说就是字访问的地址通常是字对齐的,而半字访问使用的地址是半字对齐的。不按这种方式对齐的存储器访问称为非对齐的存储器访问。

将一个非字(半字)对齐的地址写入ARM(Thumb)状态的R15寄存器,将引起非对齐的指令取指。

在一个非字(半字)对齐的地址读写一个字(半字),将引起非对齐的数据访问:

Thumb 指令可以看作是ARM 指令压缩形式的子集,是针对代码密度的问题而提出的,它具有16 位的代码密度。Thumb 不是一个完整的体系结构,不能指望处理只执行Thumb 指

令而不支持ARM 指令集。因此,Thumb 指令只需要支持通用功能,必要时可以借助于完善的ARM 指令集,比如,所有异常自动进入ARM 状态。

在编写Thumb 指令时,先要使用伪指令CODE16 声明,而且在ARM 指令中要使用BX指令跳转到Thumb 指令,以切换处理器状态。编写ARM 指令时,则可使用伪指令CODE32声明。

Thumb 指令集与ARM 指令集的区别

Thumb指令集较ARM指令集有如下限制:

? 只有B指令可以条件执行,其它指令都不能条件执行;

? 分支指令的跳转范围有更多限制;

? 数据处理指令的操作结果必须放入其中一个; ? 单寄存器访问指令,只能操作R0~R7;

? LDM和STM指令可以对R0~R7的任何子集进行操作;

?

S3C44BOX的特性-----------体系结构


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