ARM知识点讲解.123.pdf

1、ARM处理器工作模式有几种?各种工作模式下分别有
什么特点?
答：ARM处理器有7种工作模式，这7种模式及其特点
是：

快速中断模式(fiq)
支持高速数据传输或通道处理，外部中断fiq信号有效
且CPSR的F=0进入。
中断模式(irq)
用于通用中断处理，外部中断irq信号有效CPSR
的I=0进入。
管理员模式(svc)
-操作系统的保护模式，复位、软件中断进入。主要用
于SWI(软件中断)和OS(操作系统)。这个模式有额外的
特权，允许你进一步控制计算机。

中止模式(abt)
-支持虚拟内存和/或内存保护预取指令中止/数据中止
进入

未定义模式(und)
-支持硬件协处理器的软件仿真（浮点、向量运算）
未定义指令进入

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）
用户模式(usr)
正常的程序执行模式，此模式应用程序不能访问受操
作系统保护的资源，不能改变模式，除非异常发生。

2、ARM处理器总共有多少个寄存器，这些寄存器按其
在用户编程中的功能是如何划分的?这些寄存器在使用中
各有何特殊之处?
答：ARM微处理器共有37个32位寄存器，其中31个
为通用寄存器，6个为状态寄存器。
31个通用寄存器根据其编程特点可分为如下几种类
型：

1、不分组寄存器R0-R7为所有模式共享
2、分组寄存器R8-R12
R8_fiq-R12_fiq：FIQ模式下的寄存器
R8-R12：其它模式共享
3、分组寄存器R13-R14
分为6组，用户、系统一组，其他每种模
式一组。

R13_<mode>通常用作堆栈指针SP，R14_<mode>通
常用作子程序链接寄存器，当进入子程序时，常用

来保存PC的返回值其中，mode为以下几种模式之
一：usr、fiq、irq、svc、abt、und。
4、程序寄存器R15（PC）所有模式共享
6个状态寄存器：
一个CPSR当前程序状态寄存器，保存当前程序
状态。
五个程序状态备份寄存器

SPSR(svc,abt,und,irq,frq)，只有在异常模式下，才能被
访问；各异常模式都拥有属于自己的SPSR，当发生异常
时，SPSR用来保存CPSR的值，从异常退出时则可由
SPSR来恢复CPSR。

3、试述ARM处理器对异常中断的响应过程。
答：当一个异常出现以后，ARM微处理器执行完当前指
令后（复位异常除外）会执行以下几步操作：

1.将下一条指令的地址存入相应连接寄存器
LR（R14_XXX），以便程序在处理异常返回时能从正
确的位置重新开始执行。

2.将CPSR复制到相应的SPSR中。
3.根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。
4.强制PC从相关的异常向量地址取一条指令执行，从
而跳转到相应的异常处理程序处。
4、如何从异常中断处理程序中返回?需要注意哪些问题?
答：异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步
操作从异常返回：
1.将连接寄存器LR（R14_XXX）的值减去相应的偏移
量后送到PC中。
2.将SPSR复制回CPSR中，恢复原处理器工作模式。
3.若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。

注意问题：异常处理返回时，IRQ和FIQ必须返回前
一条指令，以便执行因进入异常而被“占据”的指令。
预取指中止必须返回前一条指令，以便执行在初次请
求访问时造成存储器故障的指令。数据中止必须返回
前面第二条指令，以便重新执行因进入异常而被占据
的指令之前的数据传送指令。

5、ARM处理器版本的变化主要体现在内核的变化和内
核的扩展哪些方面？

答：ARM处理器版本的变化主要体现在内核的扩展和扩
充。

ARM内核的扩展主要是增加ARM核外围的组件，
以改善ARM性能，提供资源管理等功能。主要有3种硬
件扩展：
1、ARM内核扩展cache和紧耦合存储器
2、扩展存储管理
3、扩展协处理器接口（控制cache、TCM和存储管
理）

ARM内核扩充主要是增加ARM核功能，通常将具
有某些特殊功能的ARM内核称为它的某种变种，到目前
为止ARM定义了如下变种：
1、T变种Thumb指令集
2、M变种长乘指令
3、E变种增强型DSP指令
4、J变种java加速器Jazelle

6、简述处理器启动时的模式转换过程。
处理器启动时，首先进入管理员模式(svc)，此后进
入除用户模式之外的其他模式，主要完成各模式的堆栈设
置，最后进入用户模式，运行用户程序。

7、ARM存储器的存储周期有几种类型，对应于cache访问
和存储器访问是何存储周期？

ARM存储器的存储周期有4种类型，它们分别是：空闲
周期、顺序周期、协处理器寄存器传送周期和非顺序周期，

对应于cache访问的存储周期是空闲周期和顺序周期，对应
于存储器