一、ARM
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
- 通用寄存器:R0-R12,R13,R14,R15,R16
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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