ARM处理器2种工作状态了解吗?ARM体系结构解读!

为增进大家对ARM处理器的认识，本文将对ARM处理器2种工作状态以及ARM体系结构的五个方面予以介绍。

ARM处理器是目前主流的处理器中的一种类型，在手机端、电脑端都有ARM处理器的身影。为增进大家对ARM处理器的认识，本文将对ARM处理器2种工作状态以及ARM体系结构的五个方面予以介绍。如果你对ARM处理器具有兴趣，不妨继续往下阅读哦。

一、ARM处理器2种工作状态

ARM处理器读取/储存 架构不支援地址不对齐内存存取(ARMv6内核现已支援)正交指令集(任意存取指令可以任意的寻址方式存取数据Orthogonal instruction set)大量的16 × 32-bit 寄存器阵列(register file)固定的32 bits 操作码(opcode)长度，降低编码数量所产生的耗费，减轻解码和流水线化的负担。大多均为一个CPU周期执行。ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比较，可节省30%～40%以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。

CPU的模式可以简单的理解为当前CPU的工作状态，比如：当前操作系统正在执行用户程序，那么当前CPU工作在用户模式，这时网卡上有数据到达，产生中断信号，CPU自动切换到一般中断模式下处理网卡数据(普通应用程序没有权限直接访问硬件)，处理完网卡数据，返回到用户模式下继续执行用户程序。

1、特权模式

除用户模式外，其它模式均为特权模式(Privileged Modes)。ARM 内部寄存器 和一些 片内外设 在硬件设计上只允许(或者可选为只允许)特权模式下访问。此外，特权模式可以自由的切换处理器模式，而用户模式不能直接切换到别的模式。

2、异常模式

特权模式中除系统(system)模式之外的其他5种模式又统称为异常模式。它们除了可以通过在特权下的程序切换进入外，也可以由特定的异常进入。比如硬件产生中断信号进入中断异常模式，读取没有权限数据进入中止异常模式，执行未定义指令时进入未定义指令中止异常模式。其中管理模式也称为超级用户模式，是为操作系统提供软中断的特有模式，正是由于有了软中断，用户程序才可以通过系统调用切换到管理模式。

二、ARM体系结构的五个方面

ARM的体系结构或处理器结构主要体现在：ARM微处理器的寄存器结构、异常处理、存储器结构、指令系统、接口等方面。

1、寄存器结构：

ARM处理器共有37个寄存器，被分为若干个组(BANK)，这些寄器包括：

● 31个通用寄存器，包括程序计数器(PC指针)，均为32位的寄存器。

● 6个状态寄存器，用以标识CPU的工作状态及程序的运行状态，均为32位，目前只使用了其中的一部分。

(1)处理器运行模式：

ARM微处理器支持7种运行模式，分别为：

● usr(用户模式)：ARM处理器正常程序执行模式。

● fiq(快速中断模式)：用于高速数据传输或通道处理

● irq(外部中断模式)：用于通用的中断处理

● svc(管理模式)：操作系统使用的保护模式

● abt (数据访问终止模式)： 当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护。

● sys(系统模式)： 运行具有特权的操作系统任务。

● und(未定义指令中止模式)：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。

ARM微处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通过外部中断或异常处理改变。

大多数的应用程序运行在用户模式下，当处理器运行在用户模式下时，某些被保护的系统资源是不能被访问的。

除用户模式以外，其余的所有6种模式称之为非用户模式，或特权模式;其中除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式，常用于处理中断或异常，以及需要访问受保护的系统资源等情况。