ARM處理器編程模型

RISC并非只是簡(jiǎn)單地去減少指令，而是把著眼點(diǎn)放在了如何使計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單合理地提高運(yùn)算速度上，優(yōu)先選取使用頻最高的簡(jiǎn)單指令。

二、ARM處理器共有37個(gè)寄存器，被分為若干個(gè)組（BANK），這些寄存器包括：
31個(gè)通用寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器（PC指針），均為32位的寄存器。
6個(gè)狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位，目前只使用了其中的一部分。

三、ARM微處理器在較新RISC體系結(jié)構(gòu)中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。
ARM指令為32位的長(zhǎng)度，Thumb指令為16位長(zhǎng)度
Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比較，可節(jié)省30％～40％以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)。

四、arm處理器的工作狀態(tài)

ARM微處理器的工作狀態(tài)一般有兩種，并可在兩種狀態(tài)之間切換：
1、ARM狀態(tài)，此時(shí)處理器執(zhí)行32位的字對(duì)齊的ARM指令；
2、Thumb狀態(tài)，此時(shí)處理器執(zhí)行16位的、半字對(duì)齊的Thumb指令。
ARM指令集和Thumb指令集均有切換處理器狀態(tài)的指令，并可在兩種工作狀態(tài)之間切換，但ARM微處理器在開始執(zhí)行代碼時(shí)，應(yīng)該處于ARM狀態(tài)。

五、ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式

1、（1）大端格式：在這種格式中，字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中

（2）小端格式：在這種格式中，字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中

2、存儲(chǔ)管理單元-MMU

其主要功能有：
（1）將主存地址從虛擬存儲(chǔ)空間映射到物理存儲(chǔ)空間。
（2）存儲(chǔ)器訪問權(quán)限控制。
（3）設(shè)置虛擬存儲(chǔ)空間的緩沖特性等。

六、處理器模式

ARM微處理器支持7種運(yùn)行模式，分別為：

除用戶模式外，其它模式均為特權(quán)模式。ARM內(nèi)部寄存器和一些片內(nèi)外設(shè)在硬件設(shè)計(jì)上只允許（或者可選為只允許）特權(quán)模式下訪問。此外，特權(quán)模式可以自由的切換處理器模式，而用戶模式不能直接切換到別的模式。

除用戶模式和系統(tǒng)模式外，其它模式均為異常模式。它們除了可以通過程序切換進(jìn)入外，也可以由特定的異常進(jìn)入。當(dāng)特定的異常出現(xiàn)時(shí)，處理器進(jìn)入相應(yīng)的模式。每種異常模式都有一些獨(dú)立的寄存器，以避免異常退出時(shí)用戶模式的狀態(tài)不可靠。

用戶模式和系統(tǒng)模式這兩種模式都不能由異常進(jìn)入，而且它們使用完全相同的寄存器組。

系統(tǒng)模式是特權(quán)模式，不受用戶模式的限制。操作系統(tǒng)在該模式下訪問用戶模式的寄存器就比較方便，而且操作系統(tǒng)的一些特權(quán)任務(wù)可以使用這個(gè)模式訪問一些受控的資源。

六、寄存器

ARM微處理器中的寄存器不能被同時(shí)訪問，具體哪些寄存器是可編程訪問的，取決微處理器的工作狀態(tài)及具體的運(yùn)行模式。
但在任何時(shí)候，通用寄存器R14～R0、程序計(jì)數(shù)器PC、一個(gè)或兩個(gè)狀態(tài)寄存器都是可訪問的。

1、arm狀態(tài)下寄存器
通用寄存器包括R0～R15，可以分為三類：
未分組寄存器R0～R7：在所有的運(yùn)行模式下，未分組寄存器都指向同一個(gè)物理寄存器，他們未被系統(tǒng)用作特殊的用途
分組寄存器R8～R14；對(duì)于分組寄存器，他們每一次所訪問的物理寄存器與處理器當(dāng)前的運(yùn)行模式有關(guān)。
程序計(jì)數(shù)器PC(R15)：寄存器R15用作程序計(jì)數(shù)器（PC）

2、Thumb狀態(tài)下的寄存器

程序員可以直接訪問的寄存器為：
8個(gè)通用寄存器R0～R7；
程序計(jì)數(shù)器（PC）；
堆棧指針（SP）；
鏈接寄存器（LR）；
有條件訪問程序狀態(tài)寄存器（ CPSR）。

3、ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)之間寄存器的關(guān)系
Thumb狀態(tài)R0～R7與ARM狀態(tài)R0～R7相同；
Thumb狀態(tài)CPSR和SPSR與ARM狀態(tài)CPSR和SPSR相同；
Thumb狀態(tài)SP映射到ARM狀態(tài)R13；
Thumb狀態(tài)LR映射到ARM狀態(tài)R14；
Thumb狀態(tài)PC映射到ARM狀態(tài)PC（R15）。

七、異常

1、當(dāng)正常的程序執(zhí)行流程發(fā)生暫時(shí)的停止時(shí)，稱之為異常。類型如下：

2、當(dāng)多個(gè)異常同時(shí)發(fā)生時(shí)，ARM9處理器將按照異常的優(yōu)先級(jí)高低順序處理，異常優(yōu)先級(jí)由高到低的排列次序如表所示。