ARM学习笔记一：ARM的编程模型

• ARM的七种运行模式：

1. 用户模式（usr）：ARM处理器的正常模式，运行该模式时，某些受保护系统资源不可访问
2. 快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或者通道处理
3. 外部中断模式（irq）：用于通用中断处理
4. 管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式
5. 数据访问终止模式（abt）：当数据或者指令预取进入该模式，可用于虚拟存储或存储保护
6. 系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务
7. 未定义指令中止模式（und）：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状态下寄存器的组织

1. 未分组寄存器R0～R7：在所有模式下均指向相同物理寄存器。R8～R12对应两个物理寄存器。当运行在fiq时，访问R8_fiq～R12_fiq；此外，访问R8_usr～R12_usr。因此，运行模式转换或者异常处理时，可能造成存储数据的冲销。
2. 分组寄存器R8～R14：R13习惯上用作堆栈寄存器；R14则用作子程序连接寄存器（Subroutine Link Register）也可作通用寄存器，每次访问的物理寄存器和运行模式有关。R13、R14各对应6个物理寄存器，其中系统模式和用户模式共用一个物理寄存器，其余5种模式分别对应不同的物理寄存器。
3. 程序计数器（PC）R15：ARM状态下：位[1:0]为0，位[31:2]保存PC；Thumb状态下，位[0]为0，位[31:1]保存PC。PC=当前指令地址+8个字节。
4. 当前程序状态寄存器CPSR：CPSR在任何模式下均可以被访问。同时每一种运行模式下都有SPSR。

• Thumb状态下寄存器的组织

1. Thunb状态寄存器集是ARM状态下寄存器记集的一个子集，与ARM状态寄存器集存在对应关系。
2. Thumb状态下，每种特权模式下PC、SP、LR、SPSR均指向一组物理寄存器。

• 程序状态寄存器

略。

• 异常类型

1. 复位：复位电平触发
2. 未定义指令：处理器遇到不能处理的指令触发，可进行软件仿真
3. 软件中断：执行SWI指令触发，可用于usr下调用特权操作指令
4. 指令预取中止：取指失败触发
5. 数据中止：数据访问失败触发
6. IRQ：外部中断触发
7. FIQ：快速中断触发

• 异常响应

1. 将下一条地址存入相应LR，从而异常处理返回能重新执行
2. 将CPSR复制到相应的SPSR中
3. 根据异常类型，强制设置CPSR的标志位
4. 跳转至ISR
5. 将LR的值减去相应的偏移量后送到PC
6. 将SPSR复制到CPSR
7. 若在异常处理中设置了中断禁止位，此时清除

• 异常优先级

    复位→数据中断→FIQ→IRQ→预取指令中止→未定义、SWI