ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)

2.2ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)

2.2.1數(shù)據(jù)類型

2.2.2ARM微處理器的工作狀態(tài)

2.2.3ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲器格式

2.2.4理器模式

2.2.5寄存器組織

1.ARM狀態(tài)下的寄存器組織

2.Thumb狀態(tài)下的寄存器組織

2.2.6異常2.2ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)2.2.1數(shù)據(jù)類型ARM處理器支持以下數(shù)據(jù)類型：字（Word）：字的長度為32位，而在8位/16位處理器體系結(jié)構(gòu)中，字的長度一般為16位，請注意區(qū)分。半字(Half-Word)：半字的長度為16位，與8位/16位處理器體系結(jié)構(gòu)中字的長度一致。字節(jié)（Byte）：各種處理器體系結(jié)構(gòu)中，字節(jié)的長度均為8位。

2.2.2ARM微處理器的工作狀態(tài)

從編程的角度看,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:ARM狀態(tài)，此時處理器執(zhí)行32位的字對齊的ARM指令；Thumb狀態(tài)，此時處理器執(zhí)行16位的、半字對齊的Thumb指令。ARM處理器在兩種工作狀態(tài)之間可以切換：進(jìn)入Thumb狀態(tài)。當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位(位[0])為1時，執(zhí)行BX指令進(jìn)入Thumb狀態(tài)。如果處理器在Thumb狀態(tài)進(jìn)入異常，則當(dāng)異常處理(IRQ、FIQ、Undef、Abort和SWI)返回時，自動轉(zhuǎn)換到Thumb狀態(tài)。進(jìn)入ARM狀態(tài)。當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位(位[0])為0時，執(zhí)行BX指令進(jìn)入ARM狀態(tài)。處理器進(jìn)行異常處理(IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort和SWIARM狀態(tài)執(zhí)行)。在此情況下，把PC放人異常模式鏈接寄存器中。從異常向量地址開始執(zhí)行也可以進(jìn)入ARM狀態(tài)。2.2.3ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲器格式ARM體系結(jié)構(gòu)將存儲器看作是從零地址開始的字節(jié)的線性組合。從零字節(jié)到三字節(jié)放置第一個存儲的字?jǐn)?shù)據(jù)，從第四個字節(jié)到第七個字節(jié)放置第二個存儲的字?jǐn)?shù)據(jù)，依次排列。作為32位的微處理器，ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的最大尋址空間為4GB。ARM體系結(jié)構(gòu)可以用兩種方法存儲字?jǐn)?shù)據(jù)，稱為大端格式和小端格式,具體說明如下?！舸蠖烁袷剑鹤?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在低地址中，而字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中。８９１０１１４５６７０１２３３１２４２３１６１５８７０字地址高地址低地址以大端格式存儲字?jǐn)?shù)據(jù) ◆小端格式：與大端存儲格式相反，在小端存儲格式中，低地址中存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)。１１１０９８７６５４３２１０以小端格式存儲字?jǐn)?shù)據(jù)高地址低地址３１２４２３１６１５８７０字地址８４０2.2.4理器模式 ARM微處理器支持7種運(yùn)行模式，分別為：用戶模式(usr):ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)。快速中斷模式(fiq):用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理。外部中斷模式（irq）：用于通用的中斷處理。管理模式（svc）：操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式，系統(tǒng)復(fù)位后的缺省模式。1.指令終止模式(abt):指令預(yù)取終止時進(jìn)入該模式。2.數(shù)據(jù)訪問終止模式(abt)：當(dāng)數(shù)據(jù)訪問終止時進(jìn)入該 模式，可用于虛擬存儲及存儲保護(hù)。指令未定義模式(und):支持硬件協(xié)處理器指令的軟件 仿真系統(tǒng)模式(sys)：運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)。ARM微處理器的運(yùn)行模式可以通過軟件改變，也可以通過外部中斷或異常處理改變。大多數(shù)的應(yīng)用程序運(yùn)行在用戶模式下，當(dāng)處理器運(yùn)行在用戶模式下時，某些被保護(hù)的系統(tǒng)資源是不能被訪問的。除用戶模式以外，其余的所有6種模式稱為非用戶模式或特權(quán)模式(PrivilegedModes)；其中除去用戶模式和系統(tǒng)模式以外的5種又稱為異常模式(ExceptionModes)，常用于處理中斷或異常,以及需要訪問受保護(hù)的系統(tǒng)資源等情況。處理器啟動時的模式轉(zhuǎn)換圖超級模式（Supervisor)多種特權(quán)模式變化用戶程序的運(yùn)行模式復(fù)位后的缺省模式主要完成各模式的堆棧設(shè)置，注意不要進(jìn)入用戶模式一般為用戶模式User處理器模式寄寄存器組織織如圖2-4所示，ARM微處處理器共有37個32位位寄存器，其其中31個為為通用寄存器器，6個為狀狀態(tài)寄存器。。但是這些寄寄存器不能被被同時訪問，，具體哪些寄寄存器是可編編程訪問的，，取決于微處處理器的工作作狀態(tài)及具體體的運(yùn)行模式式。但在任何何時候，通用用寄存器R0~R14、、程序計(jì)數(shù)器器PC、一個個或兩個狀態(tài)態(tài)寄存器都是是可訪問的。。1.ARM狀態(tài)下的寄寄存器組織(1)通用用寄存器．(2)寄存存器R16(1)通用用寄存器．通用寄存器包包括R0~R15，可以以分為3類：：未分組寄存器器R0~R7分組寄存器R8~R14程序計(jì)數(shù)器PC(R15)①未分組寄寄存器R0~R7在所有的運(yùn)行行模式下，未未分組寄存器器都指向同一一個物理寄存存器，它們未未被系統(tǒng)用作作特殊的用途途，因此，在在中斷或異常常處理進(jìn)行運(yùn)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換換時，由于不不同的處理器器運(yùn)行模式均均使用相同的的物理寄存器器，可能會造造成寄存器中中數(shù)據(jù)的破壞壞，這一點(diǎn)在在進(jìn)行程序設(shè)設(shè)計(jì)時應(yīng)引起起注意。②分組寄存存器R8～R14對于分組寄存存器，它們每每一次所訪問問的物理寄存存器與處理器器當(dāng)前的運(yùn)行行模式有關(guān)。。對于R8~R12，每個個寄存器對應(yīng)應(yīng)兩個不同的的物理寄存器器，當(dāng)使用fiq模式時時，訪問寄存存器R8_fiq~R12_fiq；當(dāng)使用除除fiq模式式以外的其他他模式時，訪訪問寄存器R8_usr~R12_usr。對于R13、、R14，每每個寄存器對對應(yīng)6個不同同的物理寄存存器，其中一一個是用戶模模式與系統(tǒng)模模式共用，另另外5個物理理寄存器對應(yīng)應(yīng)于其他5種種不同的運(yùn)行行模式。采用以下記號號來區(qū)分不同的物理寄寄存器：R13_<mode>R14_<mode>其中，mode為以下幾幾種模式之一一：usr、、fiq、irq、svc、abt、und。。寄存器R13在ARM指指令中常用作作堆棧指針，，但這只是一一種習(xí)慣用法法，用戶也可可使用其他的的寄存器作為為堆棧指針。。而在Thumb指令集集中，某些指指令強(qiáng)制性的的要求使用R13作為堆堆棧指針。由于處理器的的每種運(yùn)行模模式均有自己己獨(dú)立的物理理寄存器R13，在用戶戶應(yīng)用程序的的初始化部分分，一般都要要初始化每種種模式下的R13，使其其指向該運(yùn)行行模式的?？湛臻g.這樣，當(dāng)程序序的運(yùn)行進(jìn)入入異常模式時時，可以將需需要保護(hù)的寄寄存器放入R13所指向向的堆棧，而而當(dāng)程序從異異常模式返回回時，則從對對應(yīng)的堆棧中中恢復(fù)，采用用這種方式可可以保證異常常發(fā)生后程序序的正常執(zhí)行行。R14也稱稱做子程序序連接寄存存器(SubroutineLinkRegister)或或連接寄存存器LR。。當(dāng)執(zhí)行BL子程序調(diào)調(diào)用指令時時，R14中得到R15(程程序計(jì)數(shù)器器PC)的的備份。其其他情況下下，R14用作通用用寄存器。。與之類似，，當(dāng)發(fā)生中中斷或異常常時，對應(yīng)應(yīng)的分組寄寄存器R14_svc、R14_irq、R14_fiq、R14_abt和R14_und用來保保存R15的返回值值。寄存器R14常用于于如下的情情況：在每一種運(yùn)運(yùn)行模式下下，都可用用R14保保存子程序序的返回地地址，當(dāng)用用BL或BLX指令令調(diào)用子程程序時,將將PC的當(dāng)當(dāng)前值復(fù)制制給R14，執(zhí)行完完子程序后后，又將R14的值值復(fù)制回PC，即可可完成子程程序的調(diào)用用返回。以上的描述述可用指令令完成：執(zhí)行以下任任意一條指指令：MOVPC,LR或BXLR在子程序入入口處使用用以下指令令將R14存入入堆棧：STMFDSP!，{<Regs>，LR}對應(yīng)的,使使用以下指指令可以完完成子程序序返回：LDMFDSP!，{<Regs>，PC}R14也可可作為通用用寄存器。。③程序計(jì)計(jì)數(shù)器PC(R15)寄存器R15用作程程序計(jì)數(shù)器器(PC)。在ARM狀態(tài)下下，位[1:0]為為0，位[31:2]用于保保存PC；；在Thumb狀態(tài)態(tài)下，位[0]為0，位[31:1]用于保存存PC。雖然可以用用作通用寄寄存器，但但是有一些些指令在使使用R15時有一些些特殊限制制，若不注注意，執(zhí)行行的結(jié)果將將是不可預(yù)預(yù)料的。在ARM狀狀態(tài)下，PC的0和和1位是0，在Thumb狀狀態(tài)下，PC的0位位是0。R15雖然也也可用作通用用寄存器，但但一般不這么么使用，因?yàn)闉閷15的的使用有一些些特殊的限制制，當(dāng)違反了了這些限制時時，程序的執(zhí)執(zhí)行結(jié)果是未未知的。由于ARM體體系結(jié)構(gòu)采用用多級流水線線技術(shù)，對于于ARM指令令集而言，PC總是指向向當(dāng)前指令的的下兩條指令令的地址，即即PC的值為為當(dāng)前指令的的地址值加八八個字節(jié)。在ARM狀態(tài)態(tài)下，任一時時刻可以訪問問以上所討論論的16個通通用寄存器和和1~2個狀狀態(tài)寄存器。。在非用戶模模式(特權(quán)模模式)下，，則可訪問到到特定模式分分組寄存器，，圖2-4說說明在每一種種運(yùn)行模式下下，哪一些寄寄存器是可以以訪問的。(2)寄存存器R16寄存器R16用作CPSR(CurrentProgramStatusRegister，當(dāng)當(dāng)前程序狀態(tài)態(tài)寄存器)，，CPSR可可在任何運(yùn)行行模式下被訪訪問，它包括括條件標(biāo)志位位、中斷禁止止位、當(dāng)前處處理器模式標(biāo)標(biāo)志位，以及及其他一些相相關(guān)的控制和和狀態(tài)位。每一種運(yùn)行模模式下又都有有一個專用的的物理狀態(tài)寄寄存器，稱為為SPSR(SavedProgramStatusRegister，備份的程程序狀態(tài)寄存存器),當(dāng)異異常發(fā)生時,SPSR用用于保存CPSR的當(dāng)前前值,從異常常退出時則可可由SPSR來恢復(fù)CPSR。由于用戶模式式和系統(tǒng)模式式不屬于異常常模式，它們們沒有SPSR，當(dāng)在這這兩種模式下下訪問SPSR時，結(jié)果果是未知的。。程序狀態(tài)字參參見后面說明明。2.Thumb狀態(tài)下下的寄存器組組織Thumb狀狀態(tài)下的寄存存器集是ARM狀態(tài)下寄寄存器集的一一個子集，程程序可以直接接訪問8個通通用寄存器(R7~R0)、程序計(jì)計(jì)數(shù)器(PC)、堆棧指指針(SP)、連接寄存存器(LR)和CPSR。同時，在每一一種特權(quán)模式式下都有一組組SP、LR和SPSR。圖2-4表明Thumb狀態(tài)下的的寄存器組織織。(1)Thumb狀態(tài)態(tài)下的寄存器器組織與ARM狀態(tài)下的的寄存器組織織的關(guān)系Thumb狀狀態(tài)下和ARM狀態(tài)下的的R0~R7是相同的Thumb狀狀態(tài)下和ARM狀態(tài)下的的CPSR和和所有的SPSR是相同同的Thumb狀狀態(tài)下的SP對應(yīng)于ARM狀態(tài)下的的R13Thumb狀狀態(tài)下的LR對應(yīng)于ARM狀態(tài)下的的R14Thumb狀狀態(tài)下的程序序計(jì)數(shù)器對應(yīng)應(yīng)于ARM狀狀態(tài)下的R15以上的對應(yīng)關(guān)關(guān)系如圖2-5所示。(2)訪問問THUMB狀態(tài)下的高高位寄存器(Hi-registers)在Thumb狀態(tài)下，高高位寄存器R8~R15并不是標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)寄存器集的的一部分，但但可使用匯編編語言程序有有限制地訪問問這些寄存器器，將其用作作快速的暫存存器.使用帶特殊變變量的MOV指令,數(shù)數(shù)據(jù)可以在低低位寄存器和和高位寄存器器之間進(jìn)行傳傳送,高位寄寄存器的值可可以使用CMP和ADD指令進(jìn)行比比較或加上低低位寄存器中中的值。(3)程序序狀態(tài)寄存器器ARM體系結(jié)結(jié)構(gòu)包含一個個當(dāng)前程序狀狀態(tài)寄存器(CPSR)和5個備份份的程序狀態(tài)態(tài)寄存器(SPSRs)。備份的程序狀狀態(tài)寄存器用用來進(jìn)行異常常處理，其功功能包括：保存ALU中中的當(dāng)前操作作信息?？刂圃试S和禁禁止中斷。設(shè)置處理器的的運(yùn)行模式。。程序狀態(tài)寄存存器每一位的的安排如圖2-6所所示.①條件碼標(biāo)標(biāo)志(ConditionCodeFlags)N、Z、C、、V均為條件件碼標(biāo)志位。。它們的內(nèi)容容可被算術(shù)或或邏輯運(yùn)算的的結(jié)果所改變變，并且可以以決定某條指指令是否被執(zhí)執(zhí)行。在ARM狀態(tài)態(tài)下，絕大多多數(shù)的指令都都是有條件執(zhí)執(zhí)行的。在Thumb狀狀態(tài)下．僅有有分支指令是是有條件執(zhí)行行的。條件碼碼標(biāo)志各位的的具體含義如表2-1所所示。②控制位PSR的低8位(包括I、F、T和和M[4:0])稱為控控制位，當(dāng)發(fā)發(fā)生異常時這這些位可以被被改變。如果果處理器運(yùn)行行特權(quán)模式，，這些位也可可以由程序修修改。中斷禁止位I、FI＝1禁禁止IRQ中中斷F＝1禁禁止FIQ中中斷T標(biāo)志位：該該位反映處理理器的運(yùn)行狀狀態(tài)。對于ARM體體系結(jié)構(gòu)v5及以上版本本的T系列處處理器，當(dāng)該該位為1時，，程序運(yùn)行于于Thumb狀態(tài)，否則則運(yùn)行于ARM狀態(tài)。對于ARM體體系結(jié)構(gòu)v5及以上版本本的非T系列列處理器，當(dāng)當(dāng)該位為1時時，執(zhí)行下一一條指令以引引起未定義的的指令異常；；當(dāng)該位為0時，表示運(yùn)運(yùn)行于ARM狀態(tài)。運(yùn)行模式位M[4:0]:M0、M1、M2、M3、、M4是模式式位。這些位位決定了處理理器的運(yùn)行模模式。具體含含義如表2-2所所示。由表2-2可可知，并不是是所有的運(yùn)行行模式位的組組合都是有效效的，其他的的組合結(jié)果會會導(dǎo)致處理器器進(jìn)入一個不不可恢復(fù)的狀狀態(tài)。③保留位PSR中的其其余位為保留留位，當(dāng)改變變PSR中的的條件碼標(biāo)志志位或者控制制位時，保留留位不要改變變，在程序中中也不要使用用保留位來存存儲數(shù)據(jù)。保保留位將用于于ARM版本本的擴(kuò)展。異異常異常(exception)由內(nèi)部或外外部源產(chǎn)生以以引起處理器器處理一個事事件。例如，，外部中斷或或試圖執(zhí)行未未定義指令都都會引起異常常。在處理異異常之前，處處理器狀態(tài)必必須保留，以以便在異常處處理程序完成成后，原來的的程序能夠重重新執(zhí)行。同同一時刻可能能出現(xiàn)多個異異常。ARM支持7種類型的異常。表2-3列出了異常的的類型以及處處理這些異常常的處理器模模式。異常出出現(xiàn)后，強(qiáng)制制從異常類型型對應(yīng)的固定定存儲器地址址開始執(zhí)行程程序。這些固固定的地址稱稱為異常向量量(ExceptionVectors)。。當(dāng)異常出現(xiàn)時時，異常模式式分組的R14和SPSR用于保存存狀態(tài)，即R14_<exceptionmode>=returnlinkSPSR_<exception_mode>=CPSRCPSR[4:0]=exceptionmodenumberCPSR[5] =0／／*在ARM狀態(tài)執(zhí)行行*／if<exceptionmode>==ResetorFIQthenCPSR[6]=1／／*禁止止快速中斷*／／*否則CPSR[6]不變*／CPSR[7]=1／／*禁止正常常中斷*/PC=exceptionvectoraddress當(dāng)處理異常返返回時，將SPSR傳送送到CPSR，R14傳傳送到PC。。這可用兩種種方法自動完完成，即使用帶S位的的數(shù)據(jù)處理指指令，將PC作為目的寄寄存器；使用帶恢復(fù)CPSR的多多加載指令。。１．復(fù)位位處理器上一旦旦有復(fù)位輸入入，ARM處處理器立刻停停止執(zhí)行當(dāng)前前指令。復(fù)位位完成下列操操作R14_svc=UNPREDICTABLEvalueSPSR_svc=UNPREDICTABLEvalueCPSR[4:0]=0b10011/*進(jìn)進(jìn)入管理模式式*/CPSR[5]＝0/*在ARM狀態(tài)下執(zhí)行行*/CPSR[6]＝1/*禁止快速速中斷*/CPSR[7]＝1/*禁止正常常中斷*/IfhighvectorsconfiguredthenPC=0xFFFF0000ElsePC=0x00000000復(fù)位后,ARM處理器在在禁止中斷的的管理模式下下,從地址0x00000000或或OxFFFF0000開始執(zhí)行指指令。２．未定義指指令異常當(dāng)ARM處理理器執(zhí)行協(xié)處處理器指令時時，它必須等等待任一外部部協(xié)處理器應(yīng)應(yīng)答后，才能能真正執(zhí)行這這條指令。若若協(xié)處理器沒沒有響應(yīng)，就就會出現(xiàn)未定定義指令異常常。若試圖執(zhí)行未未定義的指令令，也會出現(xiàn)現(xiàn)未定義指令令異常。未定義指令異異?？捎糜跊]沒有物理協(xié)處處理器(硬件件)的系統(tǒng)上上，對協(xié)處理理器進(jìn)行軟件件仿真，或在在軟件仿真時時進(jìn)行指令集集擴(kuò)展。當(dāng)未定義指令令異常出現(xiàn)時時，執(zhí)行下列列操作：R14_und=addressofnextinstructionaftertheundefinedinstructionSPSR_und=CPSRCPSR[4:0]=0b11011/*進(jìn)進(jìn)入未定義模模式*/CPSR[5]=0/*在ARM狀態(tài)執(zhí)行*//*CPSR[6]不變變*/CPSR[7]=1/*禁止正常常中斷*/IfhighvectorsconfiguredthenPC=0xFFFF0004ElsePC=0x00000004在仿真未定義義指令后，使使用下列指令令返回，即MOVSPC，R14上面的指令恢恢復(fù)PC(從從R14_und)和CPSR(從從SPSR_und)，，并返回到未未定義指令后后的下一條指指令。3．軟件中斷斷異常軟件中斷指令令SWI(SoftWareInterruptlnstruction)進(jìn)入管理模模式，以請求求特定的管理理(操作系統(tǒng)統(tǒng))函數(shù)。當(dāng)當(dāng)執(zhí)行SWI時，完成下下列操作：R14_svc=addressofnextinstructionaftertheSWIinstructionSPSR_svc=CPSRCPSR[4:0]=0b10011/*進(jìn)進(jìn)入管理模式式*/CPSR[5]=0/*在ARM狀態(tài)執(zhí)行*//*CPSR[6]不變變*/CPSR[7]=1/*禁止正常常中斷*/IfhighvectorsconfiguredthenPC=0xFFFF0008ElesPC=0x00000008完成SWI操操作后，使用用下列指令恢恢復(fù)PC(從從R14_svc)和CPSR(從從SPSR_svc)，，并返回到SWI指令后后的下一條指指令，即MOVSPC，R144.預(yù)取中中止(取指令令存儲器中止止)存儲器系統(tǒng)發(fā)發(fā)出存儲器中中止(abort)信號號。響應(yīng)取指指激活的中止止標(biāo)記所取的的指令無效。。若處理器試圖圖執(zhí)行無效指指令，則產(chǎn)生生預(yù)取中止異異常。若指令未執(zhí)行行(例如，指指令在流水線線中發(fā)生了轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移)，則不不發(fā)生預(yù)取中中止。在ARMv5及以以上版本中，，執(zhí)行BKPT指令也會會產(chǎn)生預(yù)取中中止異常。當(dāng)試圖執(zhí)行一一條中止的指指令時，將執(zhí)執(zhí)行下列操作作：R14_abt=addressoftheabortedinstruction+4SPSR_abt=CPSRCPSR[4:0]=0b10111/*進(jìn)進(jìn)入中止模式式*/CPSR[5]=0/*在ARM狀態(tài)執(zhí)行*//*CPSR[6]不變*/CPSR[7]=1/*禁止正常常中斷*/IfhighvectorsconfiguredthenPC=0xFFFF000CElsePC=0x0000000C確定中止原因因后，使用下下面指令從中中止模式返回回，即SUBSPC，R14，#4上面的指令恢恢復(fù)PC(從從R14_abt)和CPSR(從從SPSR_abt)，，并返回到中中止的指令。。５．?dāng)?shù)據(jù)中止止(數(shù)據(jù)訪問問存儲器中止止)存儲器系統(tǒng)發(fā)發(fā)出存儲器中中止信號。響響應(yīng)數(shù)據(jù)訪問問(加載或存存儲)激活的的中止標(biāo)記數(shù)數(shù)據(jù)為無效。。在下面的任任何指令或異異常改變CPU狀態(tài)之前前，數(shù)據(jù)中止止異常發(fā)生。。執(zhí)行下列操操作：R14_abt=addressoftheabortedinstruction+8SPSR_abt=CPSRCPSR[4:0]=0b10111/*進(jìn)進(jìn)入中止模式式*/CPSR[5]=0/*在ARM狀態(tài)執(zhí)行*//*CPSR[6]不變*/CPSR[7]=1/*禁止正常常中斷*/IfhighvectorsconfiguredthenPC=0xFFFF0010ElsePC=0x00000010確定中止原因因后，使用下下列指令從中中止模式返回回，即SUBSPC，R14，#8上面的指令恢恢復(fù)PC(從從R14_abt)和CPSR(從SPSR_abt)，并返回重重新執(zhí)行中止止的指令。若若中止的指令令不需要重新新執(zhí)行，則使使用下面的指指令：SUBSPC，R14，#4６.中斷請請求(IRQ)異常通過處理器上上的IRQ輸輸入引腳，由由外部產(chǎn)生IRQ異常。。IRQ異常常的優(yōu)先級比比FIQ異常常的低。當(dāng)進(jìn)進(jìn)入FIQ處處理時，會屏屏蔽掉IRQ異常。若CPSR的的I位置為1，則禁止IRQ中斷。。若I位清零零，則ARM在指令執(zhí)行行完之前檢查查IRQ輸入入。只能在特權(quán)模模式下改變I位，當(dāng)檢測測到IRQ時時，執(zhí)行下列列操作：R14_irq=addressoftheabortedinstruction+4SPSR_irq=CPSRCPSR[4:0]=0b10010/*進(jìn)進(jìn)入IRQ模式*/CPSR[5]=0/*在在ARM狀狀態(tài)執(zhí)行*//*CPSR[6]不變變*/CPSR[7]=1/*禁禁止正常中中斷*/IfhighvectorsconfiguredthenPC=0xFFFF0018ElsePC=0x00000018使用下面的的指令從中中斷服務(wù)返返回，即SUBSPC，，R14，，#4上面的指令令恢復(fù)PC(從R14_irq)和CPSR(從SPSR_irq)，并并繼續(xù)執(zhí)行行被中斷的的程序。７．快速中中斷請求(FIQ)異常通過處理器器上的FIQ輸入引引腳，由外外部產(chǎn)生FIQ異常常。FIQ被設(shè)計(jì)成成支持?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)傳送和通通道處理，，并有足夠夠的私有(private)寄存器，，從而在這這樣的應(yīng)用用中可避免免對寄存器器保存的需需求，減少少了上下文文切換的總總開銷。當(dāng)CPSR的F位置置1時，禁禁止快速中中斷。若F位清零，，則ARM在執(zhí)行指指令時檢查查FIQ輸輸入。只能能在特權(quán)模模式下改變變F位，當(dāng)當(dāng)檢測到FIQ時,執(zhí)行下列列操作，即即R14_fiq=addressoftheabortedinstruction+4SPSR_fiq=CPSRCPSR[4:0]=0b10001/*進(jìn)進(jìn)入FIQ模式*/CPSR[5]=0/*在在ARM狀狀態(tài)執(zhí)行*/CPSR[6]=1/*禁禁止快速中中斷*/CPSR[7]=1/*禁禁止正常中中斷*/IfhighvectorsconfiguredthenPC=0xFFFF001CElsePC=0x0000001C使用下面的的指令從中中斷服務(wù)返返回，即SUBSPC，，R14，，#4上面的指令令恢復(fù)PC(從R14_fiq)和CPSR(從SPSR_fiq)，并并繼續(xù)執(zhí)行行被中斷的的程序。FIQ向量量放在最后后，允許FIQ異常常處理程序序直接放在在地址0x0000001C或0xFFFF001C開開始的位置置，而不需需要由向量量的分支指指令執(zhí)行跳跳轉(zhuǎn)到異常常處理程序序。8.異常常優(yōu)先級異常的優(yōu)先先級如表2-4所列列。優(yōu)先級異常優(yōu)先級異常1（最高）復(fù)位4IRQ2數(shù)據(jù)中止5預(yù)取中止3FIQ6（最低）未定義指信、SWI9.高端端向量一些ARM實(shí)現(xiàn)允許許異常向量量的定位由由32位地地址空間低低端的正常常地址范圍圍Ox00000000～Ox000000lC，移到到接近于地地址空間高高端的另一一地址范圍圍0xFFFF0000～0xFFFF00lC。這些改變后后的地址位位置稱為高高端向量。。由IMPLEMENTATIONDEFINED決決定是否支支持高端向向量。如果果支持，則則在輸入硬硬件配置時時，選擇是是使用正常常向量還是是高端向量量。10.異異常的進(jìn)入入和退出只要正常的的程序流程程被暫時停停止,則異異常發(fā)生，，例如服務(wù)務(wù)外部的中中斷。在異常被處處理之前，，必須保存存當(dāng)前的處處理器狀態(tài)態(tài)，以便當(dāng)當(dāng)處理程序序完成后，，原來的程程序能重新新開始。如果幾種異異常同時發(fā)發(fā)生，則對對它們按固固定的次序序處理，可可參考異常常優(yōu)先級(1)進(jìn)進(jìn)入異常的的操作處理一個異異常時，ARM7TDMI用用于：①將下一條條指令的地地址保存在在相應(yīng)的LR寄存器器中。如果異常是是從ARM狀態(tài)進(jìn)入入，則保存存在LR寄寄存器中的的是下一條條指令的地地址(當(dāng)前前PC+4或PC+8，取決決于異常，，見表2-5)。如果異常是是從Thumb狀態(tài)態(tài)進(jìn)入，則則保存在LR寄存器器中的是當(dāng)當(dāng)前PC的的偏移值。。它能使程程序在異常常處理返回回后從正確確的位置重重新開始。。這就意味異異常處不需需要確定異異常是從何何種狀態(tài)進(jìn)進(jìn)入的。例例如在軟件件中斷(SWI)情情況下，““MOVSPC，，R14_svc””,總是返返回到下一一條指令，，而與SWI是在ARM還是是Thumb狀態(tài)下下執(zhí)行的無無關(guān)。②將CPSR復(fù)制到到相應(yīng)的SPSR中中。③迫使CPSR模式式位設(shè)置成成取決于異異常的值。。④迫使PC從相關(guān)的的異常向量量中取下一一條指令。。也可以設(shè)設(shè)置中斷禁禁止位來阻阻止其它無無法處理的的異常嵌套套。如果在異常常發(fā)生時處處理器是在在Thumb狀態(tài)下下，那么當(dāng)當(dāng)用中斷異異常向量地地址加載PC時，自自動切換進(jìn)進(jìn)入ARM狀態(tài)。(2)退退出異常的的操作在完成異常常處理后：：將LR寄存存器的值減減去相應(yīng)的的偏移量(偏移量根根據(jù)異常不不同而不同同)，送到到PC中；；將SPSR復(fù)制回CPSR中中；清除中斷禁禁止位標(biāo)志志。另外，不需需要顯式切切換回Thumb狀狀態(tài)，因?yàn)闉閺腟PSR中將CPSRT位自動動設(shè)置為異異常前的原原值。(3)進(jìn)進(jìn)入和退出出異常小結(jié)結(jié)表2-5中總結(jié)了進(jìn)進(jìn)入異常處處理時保存存在相應(yīng)的的R14寄寄存器中的的PC值，，以及在退退出異常處處理時推薦薦使用的指指令。PC是具有有預(yù)取中止止的BL/SWI/未定義指指令所取的的地址；PC是從FIQ或IRQ取得得優(yōu)先權(quán)后后不能執(zhí)行行的指令的的地址；PC是產(chǎn)生生數(shù)據(jù)中止止的加載或或存儲指令令的地址；；復(fù)位時保存存在R14_svc中的值是是不可預(yù)知知的。R0R0R0R0R0R0R1R1R1R1R1R1R2R2R2R2R2R2R3R3R3R3R3R3R4R4R4R4R4R4R5R5R5R5R5R5R6R6R6R6R6R6R7R7R7R7R7R7R8◣R8-fiqR8R8R8R8R9◣R9-fiqR9R9R9R9R10◣R10-fiqR10R10R10R10R11◣R11-fiqR11R11R11R11R12◣R12-fiqR12R12R12R12R13◣R13-fiq◣13-svc◣13-adt◣13-itq◣13-undR14◣R14-fiq◣14-svc◣14-adt◣14-itq◣14-undR15（PC）R15（PC）R15（PC）R15（PC）R15（PC）R15（PC）Systerm&UserFIQSupervisterAboutIRGUndefinedARM狀態(tài)下下的積存器組組織CPSRCPSRCPSRCPSRCPSRCPSR

◣SPSR-foq◣SPSR-svc◣SPSR-abt◣SPSR-inq◣SPSR-und返回圖2-5Thumb狀態(tài)下的的寄存器組織織R0R1R2R3R4R5R6R7StackPoint(SP)LinkRegister(LR)ProgramCounter(PC)CPSRSPSRROR1R2R3R4R5R6R7R8R9R10R11R12StackPoint(R13)LinkRegister(R14)ProgramCounter(R15)CPSRSPSRThumb狀狀態(tài)ARM狀態(tài)返回返回標(biāo)志位含義N當(dāng)用兩個補(bǔ)碼表示的帶符號數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時，N=1表示運(yùn)算的結(jié)果為負(fù)數(shù)；N=0表示運(yùn)算的結(jié)果為正數(shù)或零ZZ=1表示運(yùn)算的結(jié)果為零；Z=0表示運(yùn)算的結(jié)果為非零C可以有4種方法設(shè)置C的值；加法運(yùn)算（包括比較指令CMP）；當(dāng)運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生了進(jìn)位時（無符號數(shù)溢出），C=1，否則C=0；減法運(yùn)算（包括比較指令CMP）；當(dāng)運(yùn)算時產(chǎn)生了借位（無符號數(shù)溢出），C=0，否則C=1；對于包含移位操作的非加/減運(yùn)算指令，C為移出值的最后一位；對于其它的非加/減運(yùn)算指令，C的值通常不改變條件碼的具體體含義N當(dāng)用兩個補(bǔ)碼表示的帶符號數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時，N=1表示運(yùn)算的結(jié)果為負(fù)數(shù)；N=0表示運(yùn)算的結(jié)果為正數(shù)或零ZZ=1表示運(yùn)算的結(jié)果為零；Z=0表示運(yùn)算的結(jié)果為非零C可以有4種方法設(shè)置C的值；加法運(yùn)算（包括比較指令CMP）；當(dāng)運(yùn)算結(jié)果產(chǎn)生了進(jìn)位時（無符號數(shù)溢出），C=1，否則C=0；減法運(yùn)算（包括比較指令CMP）；當(dāng)運(yùn)算時產(chǎn)生了借位（無符號數(shù)溢出），C=0，否則C