ARM原理與c程序設(shè)計第二章

ARM原理與c程序設(shè)計第二章學(xué)習(xí)ARM處理器的基本原理和C語言編程基礎(chǔ)。我們介紹從處理器架構(gòu)到內(nèi)存管理等方面的知識，以及與嵌入式系統(tǒng)相關(guān)的其他技術(shù)。ARM處理器的架構(gòu)概述Cortex處理器系列ARM架構(gòu)的Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M系列，分別用于高級處理、實時處理和嵌入式應(yīng)用。體系結(jié)構(gòu)ARM處理器是一種RISC體系結(jié)構(gòu)，這意味著具有簡化的指令集和統(tǒng)一的操作寄存器。指令編碼指令由32位編碼，這些編碼可以執(zhí)行數(shù)據(jù)處理、分支和跳轉(zhuǎn)以及訪問存儲器等操作。性能與功耗與其他處理器相比，ARM處理器在提高性能的同時還能保持低功耗。ARM模式和狀態(tài)轉(zhuǎn)換1用戶模式最基本和限制最小的訪問權(quán)限，主要用于用戶級別應(yīng)用程序的執(zhí)行。2系統(tǒng)模式所有的特權(quán)級別都可訪問，主要用于內(nèi)核級別應(yīng)用程序的執(zhí)行。3IRQ和FIQ中斷和快速中斷模式，用于處理中斷或高速數(shù)據(jù)傳輸。寄存器與指令集寄存器ARM處理器具有通用寄存器，特殊寄存器和程序計數(shù)器，這些寄存器存儲著指令或數(shù)據(jù)。指令集ARM的指令集包含了多種數(shù)據(jù)處理指令如加減乘除、邏輯操作和位移運算等。指令序列ARM處理器能夠同時執(zhí)行多條指令，這減少了需要等待指令執(zhí)行完成的時間。數(shù)據(jù)處理和運算1算術(shù)運算ARM處理器有幾個算術(shù)運算指令，支持加減乘除和位移運算。2邏輯運算ARM處理器也提供邏輯運算指令，包括與、或和異或等運算。3狀態(tài)標(biāo)志處理器使用狀態(tài)寄存器跟蹤結(jié)果，如哪個數(shù)是正數(shù)或負(fù)數(shù)等，來幫助指令集中的條件分支或比較運算。分支和跳轉(zhuǎn)指令1條件分支指令基于處理器狀態(tài)寄存器的值，決定是否跳轉(zhuǎn)到另一個內(nèi)存地址執(zhí)行。2MIPS與JUMP指令與其他處理器不同，ARM使用MIPS指令作為它的跳轉(zhuǎn)指令，類似于JUMP指令。3指令碼縮短ARM處理器使用分支指令碼數(shù)量較少的指令，這使它更可靠和高效。存儲器管理和訪問1數(shù)據(jù)訪問重定向在程序中，變量和數(shù)組是存儲在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)直接使用指令訪問。2緩存和解決沖突ARM處理器使用緩存來加快內(nèi)存讀取，若發(fā)生緩存沖突則需要使用換出和換入的技術(shù)。3虛擬內(nèi)存和分頁虛擬內(nèi)存和分頁技術(shù)使得訪問地址轉(zhuǎn)換到物理內(nèi)存地址，這可以增加程序的復(fù)雜度。中斷處理與異常中斷處理處理器捕捉到中斷之后，會首先保存現(xiàn)場，然后轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序來處理中斷。異常處理異常是由于執(zhí)行指令而導(dǎo)致的問題，例如除以零或數(shù)據(jù)不匹配。向量表向量表存儲著中斷和異常的地址，處理器將跳轉(zhuǎn)到此處執(zhí)行相應(yīng)的程序。ARM與C語言編程基礎(chǔ)程序設(shè)計C語言是ARM底層編程的首選語言，程序員可以使用keil等編譯器實現(xiàn)代碼的編譯和調(diào)試。編程語法ARM處理器支持C語言的語法和結(jié)構(gòu)，如ifelse語句、循環(huán)語句和函數(shù)。調(diào)試工具ARM編譯器