[经验]

关于ARM的知识你了解多少呢

李莉

2022-4-15 10:18:06

5037 ARM 芯片指令处理器

1.1 ARM 分类

1.1.1 版本号分类

以前分类的是 ARM7，ARM9... ARM11，在 ARM11 之后，就是以 Cortex 系列分类了：

Cortex-R：应用在实时系统上的系列

Cortex-M：替代单片机的系列，M0 M3 M4 M7

Cortex-A：A8 A9 A15 A72 A53

1.1.2 指令集分类

指令集原则上是向下兼容的。

指令集是根据核来分的，比如 ARMv7指令集、ARMv8指令集等等

1.2 ARM 商业模式及半导体公司

1.2.1 IP 核（知识产权）

ARM MIPS X86 PowerPC(IBM)

ARM 出卖 IP 而不卖芯片

1.2.2 半导体公司

主流的半导体公司有三星、高通、苹果、NXP(Freescale)、ti、ST、ATMEL、Ambarella、Amlogic、MTK、海思、全志、瑞芯微、展讯(基带)、炬力、联咏等等。

1.2.3 芯片、处理器和架构的联系

以 S3C2440 为例子：

1.3 ARM 处理器状态和处理器模式

在不同的体系下，有一些概念有所不同。这里主要以 S3C2440 为例子。

1.3.1 处理器状态

处理器状态有两种：

ARM 状态：执行效率高

THUMB 状态：代码密度好

ARMV4 中，ARM 状态为32位，THUMB 状态为 16位，但是，在 ARMV7 中，ARM状态为32位，THUMB 状态为 16/32位状态，还有一种 THUMBEE状态，适用于 JAVA 运行的状态。

处理器状态的切换指令： BX BLX

指令集：

ARM指令：32位

THUMB指令：16位

THUMB2：32/16位

CORTEX-M 只是指令 THUMB2 指令子集

1.3.2 处理器模式

处理器模式共有 7 种：

usr：用户模式

fiq：快速中断模式

irq：普通中断模式

svc：保护/特权模式

abt：异常模式

sys：系统模式

und：未定义模式

设计的目的：提高相应速度

注意：保护模式/特权模式，需要 MMU 和代码的支持

1.4 ARM 内部寄存器及 SFR

1.4.1 ARM 内部寄存器

此类寄存器设计在 CPU 内部，特点是速度快。

一共 37 个寄存器，31 个通用寄存器和 6 个状态寄存器

通用寄存器：R0-R12，R13，R14，R15，R16

R13(SP)：栈指针，不同模式下栈空间是不一样的

R14(LR)：链接寄存器，存放断点，硬件自动完成

R15(PC)：程序指针，取指令的位置

状态寄存器：PSR 分为 CPSR、SPSR

条件状态：NZCV

保留位

IFT

模式位：M4-M0

1.4.2 SFR 特殊功能寄存器

IO 端口/寄存器，它属于外设的组成部分。

ARM 是采用与存储器统一编址的方式使用软件编程控制某一硬件，起使就是编程读写该硬件的寄存器

1.5 ARM 异常处理和存储系统

1.5.1 模式与异常

异常的类型：Reset、undefined instruction、swi、prefetch/bort、data/abort、Reserved、IRQ、FIQ

处理器的模式：每一个异常对应一种模式，但不是一一对应关系

1.5.2 中断向量表

1.5.3 大端与小端存储

在大端格式中，字中最高有效位 MSB（Most Significant Byte）存储在编号最低的字节中，最低有效位 LSB（Least Significant Byte）存储在编号最高的字节中。因此存储器系统的字节 0 关联到数据行的 24 到 31。

在小端格式中，字中编号最低的字节被认为是最低有效位 LSB，编号最高的字节为最高有效位 MSB。因此存储器系统的字节 0 关联到数据行的 0 到 7。

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