GNU ARM匯編--(三)ARM處理器的基本原則

除了user模式,其它模式都可以通過直接寫cpsr的模式位來改變處理器模式.當然,在異常或者中斷到來時,硬件會自動切換模式.下類異常和中斷會引起模式切換:

reset,irq,fiq,swi,data abort,prefetch abort和undefined instruction.

處理器模式:

需要注意的是:通過直接寫cpsr來改變模式的方法不會將cpsr拷貝到spsr.只有在異常或中斷發(fā)生時cpsr的值才會保存.

當ARM核上電時,處于svc特權模式.從特權模式開始是有用的:初始化代碼完全控制cpsr來建立其他模式的堆棧.

cpsr中的bit T是表明指令簇用的是ARM指令集還是thumb指令集.T為1表示thumb指令集,T為0表示ARM指令集.

ARM指令集和thumb指令集的特性:

中斷屏蔽位:

中斷屏蔽位用來屏蔽處理器的特殊中斷請求.在ARM核中有兩種級別的中斷請求:irq和fiq.

cpsr中的中斷屏蔽位是第7位和第6位(I和F),當I或F設為1時irq或fiq就被屏蔽了.

condtion flags:

condition flags可以被比較操作和帶S后綴的ALU操作來更新.

條件執(zhí)行:

條件執(zhí)行控制指令是否被ARM核執(zhí)行.處理器會比較指令的條件屬性和cpsr中的condition flags,如果匹配,該指令執(zhí)行;否則該指令被忽略.

流水線:

RISC處理器用流水線機制來執(zhí)行指令.ARM流水線中的指令只有在完全通過執(zhí)行階段才被處理.

上面這張圖標明了流水線的使用和程序計數(shù)器pc.在執(zhí)行階段,pc總是指向該指令地址加上8字節(jié).也就是說pc總是指向當前指令的下下條指令.當用pc來計算

相對偏移量時這點是很重要的,并且它也是所有流水線的特征.

異常 中斷和向量表

當異常或中斷發(fā)生時,處理器會將pc指向一個特殊的內存地址.該地址所在的地址范圍稱為向量表.向量表的入口是跳轉指令,跳轉到專門處理某個異常或中斷的

子程序.

存儲器映射地址0x00000000是為向量表預留的.在某些處理器中向量表可以放在更高的地址,從0xffff0000開始.linux等操作系統(tǒng)可以利用這個特性.

當異常或者中斷發(fā)生時,處理器掛起正常的處理然后從向量表中加載指令.每個向量表的入口都包含指向特殊處理例程的跳轉指令.

reset向量是處理器上電后執(zhí)行的第一條指令,這條指令跳轉到初始化代碼處.

undefined instruction向量是當處理器不能對指令譯碼時使用的.

software interrupt向量執(zhí)行SWI指令時使用的.SWI可以用來系統(tǒng)調用的實現(xiàn).

prefetch abort向量發(fā)生在當沒有訪問權限的條件下試圖獲取該地址的指令時,異常發(fā)生在譯碼階段.

data abort向量與prefetch abort類似,只不過是訪問數(shù)據(jù)發(fā)生的異常.

interrupt request向量被外部硬件用來中斷處理器的正常執(zhí)行.只有在cpsr的相應位為0時才能發(fā)生.

fast interrupt request向量與irq類似,是為要求更短的中斷響應時間的硬件保留的.只有在cpsr的相應位為0時才能發(fā)生.