ARM处理器
# ARM处理器
# 1. ARM 处理器概述
# 1.1 ARM 产品系列
早先经典处理器：包括 ARM7、ARM9、ARM11 家族
Cortex-A 系列：针对开放式操作系统的高性能处理器，应用于智能手机、数字电视、智能本等高端运用。
Cortex-R 系列：针对实时系统、满足实时性的控制需求，应于汽车制动系统、动力系统等。
Cortex-M 系列：为单片机驱动的系统提供了低成本优化方案，应用于传统的微控制器市场、智能传感器、汽车周边等。
# 1.2 RISC 处理器
RISC 处理器：
只保留常用的的简单指令，硬件结构简单，复杂操作一般通过简单指令的组合实现，一般指令长度固定，且多为单周期指令；
RISC处理器在
功耗、体积、价格等方面有很大优势，所以在嵌入式移动终端领域应用极为广泛
CISC 处理器：
不仅包含了常用指令，还包含了很多不常用的特殊指令，硬件结构复杂，指令条数较多，一般指令长度和周期都不固定；
CISC 处理器在
性能上有很大优势，多用于PC及服务器等领域。
# 1.3 SOC（片上系统）
将一个系统中所需要的全部部件集成在一个芯片中在体积、功耗、价格上有很大优势
# 2. ARM 指令集
# 2.1 指令集
- 指令
能够指示处理器执行某种运算的命令称为指令（如加、减、乘 …）
指令在内存中以机器码（二进制）的方式存在
每一条指令都对应一条汇编
程序是指令的有序集合
- 指令集
处理器能识别的指令的集合称为指令集
不同架构的处理器指令集不同指令集是处理器对开发者提供的接口
# 2.2 ARM 指令集
ARM 指令集
所有指令（机器码）都占用
32bit存储空间代码灵活度高、简化了解码复杂度
执行 ARM 指令集时 PC 值
每次自增4
Thumb 指令集
所有指令（机器码）都占用
16bit存储空间代码密度高、节省存储空间
执行 Thumb 指令集时 PC 值
每次自增2
# 2.3 编译原理
机器码（二进制）是处理器能直接识别的语言，不同的机器码代表不同的运算指令，不同的处理器机器码不同，所以机器码不可移植汇编语言是机器码的符号化，即汇编就是用一个符号来代替一条机器码，所以不同的处理器汇编也不一样，即汇编语言也不可移植C语言在编译时我们可以使用不同的编译器将C源码编译成不同架构处理器的汇编，所以C语言可以移植
# 3. ARM 存储模型
# 3.1 ARM 数据类型
- ARM 采用 32 位架构，基本数据类型有以下三种：
- Byte： 8bits
- HalfWord： 16bits
- Word： 32bits
- 数据类型
- Word 型数据在内存的起始地址必须是 4 的整数倍
- HalfWord 型数据在内存的起始地址必须是 2 的整数倍
# 3.2 字节序
- 大端对齐 - 低对高：低地址存放高位，高地址存放低位
- 小端对齐 - 低对低：低地址存放低位，高地址存放高位
例如：
# 3.3 ARM 指令存储
处理器处于 ARM 状态时
所有指令在内存的起始地址必须是 4 的整数倍
PC值由其
[31:2]决定，[1:0]位未定义
处理器处于 Thumb 状态时
所有指令在内存的起始地址必须是 2 的整数倍
PC值由其
[31:1]决定，[0]位未定义
注：即指令本身是多少位在内存存储时就应该多少位对齐
# 4. ARM 工作模式
ARM 有8个基本的工作模式
User : 非特权模式，一般在执行上层的应用程序时 ARM 处于该模式
FIQ : 当一个高优先级中断产生后 ARM 将进入这种模式
IRQ : 当一个低优先级中断产生后 ARM 将进入这种模式
SVC : 当复位或执行软中断指令后 ARM 将进入这种模式
Abort : 当产生存取异常时 ARM 将进入这种模式
Undef : 当执行未定义的指令时 ARM 将进入这种模式
System : 使用和 User 模式相同寄存器集的特权模式
Monitor : 为了安全而扩展出的用于执行安全监控代码的模式
按照
权限分类User为非特权模式（权限较低），其余模式均为特权模式（权限较高）按照
状态分类FIQ、IRQ、SVC、Abort、Undef属于异常模式，即当处理器遇到异常后会进入对应的模式