ARM处理器的体系结构.ppt

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1、本节提要132546ARM简介ARM体系结构概览ARMJTAG调试接口ARM编程模型ARM指令集S3C44B0开发平台简介ARM7TDMI处理器ARM7TDMI处理器T—16位压缩指令集，Thumb；D—在片调试（debug）支持，允许处理器响应调试请求暂停；M—增强型乘法器,产生全64位结果(32X3264or32X32+6464)；I—嵌入式ICE（In-CircuitEmulator,在线仿真器），协助硬件和软件调试。提供片上断点和调试点支持。ARM7TDMI的指令流水线取指译码执行从存储器取指指令所用的寄

2、存器译码从从寄存器组中读寄存器移位和ALU操作把寄存器写回到存储器组每条指令可以分3个阶段执行ARM单周期指令3段流水线操作*取指译码执行取指译码执行取指译码执行t指令123注:程序计数器PC指向正在取指的指令而不是正在执行的指令，PC值总是指向正在执行指令后面的第2条指令。流水线技术ARM的5级流水线ARM9和StrongARM架构都采用了5级流水线.增加了I-Cache和D-Cache，把存储器的取指与数据存取分开；增加了数据写回的专门通路和寄存器；把指令的执行过程分割为5部分:取指->指令译码->执行->数据缓

3、存->写回处理器的工作状态ARM7TDMI处理器有两种工作状态:ARM-32-bit,按字排列的ARM指令集Thumb-16-bit,按半字排列的Thumb指令集ARM7TDMI核的操作状态可能通过BX指令(分支和交换指令）在ARM状态和Thumb状态之间切换例：从ARM状态切换到Thumb状态：LDRR0,=Label+1BXR0从Thumb状态切换到ARM状态：LDRR0,=LabelBXR0指令BX利用bit[0]来确定是ARM指令，还是Thumb指令。存储器模式*大端模式字数据的高位字节存储在低地址中字数据的

4、低字节则存放在高地址中小端模式低地址中存放字数据的低字节高地址中存放字数据的高字节3124231615870字地址11109887654432100低地址高地址3124231615870字地址89101184567401230低地址高地址指令长度及数据类型ARM微处理器的指令长度可以是32位（ARM状态），也可以为16位（Thumb）状态ARM微处理器支持字节（8位）、半字（16位）、字（32位）3种数据类型字需要4字节对齐（地址的低两位为0）、半字需要2字节对齐（地址的最低位为0）操作模式ARM处理器有7种工作模式

5、:用户模式(usr)-正常的程序执行模式快速中断模式(fiq)-支持高速数据传输或通道处理中断模式(irq)-用于通用中断处理管理员模式(svc)-操作系统的保护模式.中止模式(abt)-支持虚拟内存和/或内存保护系统模式(sys)-支持操作系统的特殊用户模式(运行操作系统任务）未定义模式(und)-支持硬件协处理器的软件仿真除了用户模式外，其他模式均可视为特权模式M[4:0]模式可访问的寄存器0b10000用户PC、R14~R0、CPSR0b10001FIQPC、R14_fiq~R8_fiq、R7~R0、CPSR、

6、SPSR_fiq0b10010IRQPC、R14_irq、R13_irq、R12~R0、CPSR、SPSR_irq0b10011特权PC、R14_svc、R13_svc、R12~R0、CPSR、SPSR_svc0b10111中止PC、R14_abt、R13_abt、R12~R0、CPSR、SPSR_abt0b11011未定义PC、R14_und、R13_und、R12~R0、CPSR、SPSR_und0b11111系统PC、R14~R0、CPSR（ARMv4以上版本）正常程序执行的模式用于高速数据传输和通道处理用于通

7、常的中断处理供操作系统使用的一种保护模式用于虚拟存储及存储保护用于支持通过软件仿真硬件的协处理器用于运行特权级的操作系统任务寄存器组织–1*寄存器-237寄存器31个通用32位寄存器，包括程序计数器PC未分组寄器R0-R7分组寄存器R8-R14程序计数器PC（R15）6个状态寄存器15通用寄存器(R0toR14),以及1或者2个状态寄存器和程序计数器在任何时候都是可以访问的可访问的寄存器取决于处理器的模式其它寄存器(thebankedregisters)的状态在支持IRQ,FIQ,管理员,中止和未定义模式处理时被切换

8、寄存器-3R0到R15可以直接访问R0到R14是通用寄存器R13:堆栈指针(sp)(通常)每种处理器模式都有单独的堆栈R14:链接寄存器(lr)R15包含程序计数器(PC)CPSR–当前程序状态寄存器，包括代码标志状态和当前模式位5个SPSRs--(程序状态保存寄存器)当异常发生时保存CPSR状态程序状态寄存器-1ARM7TDMI包含当前程序状