第2章嵌入式处理器体系结构-第2课[整理].pdf

第二章嵌入式处理器体系结构主要探讨了ARM处理器的核心设计和工作原理。ARM处理器是一种广泛应用的微处理器架构，尤其在嵌入式系统和移动设备中占据主导地位。以下是其关键知识点的详细解析： 1. **数据处理流程**： - ARM处理器由数据总线连接的功能单元组成，指令和数据通过总线进入处理器核心。 - 在执行前，指令由指令解码器翻译。 - 采用Load/Store架构，数据的处理仅在寄存器中进行，通过加载和存储操作在内存和寄存器之间移动。 - 数据存储在32位的寄存器文件中，8/16位数据加载到寄存器时会自动扩展为32位。 - 指令通常涉及2个源寄存器（Rm和Rn）和1个目的寄存器（Rd），桶形移位器可以预处理Rm，扩大计算能力。 2. **处理器工作状态和模式**： - ARM处理器支持3种工作状态：ARM状态（32位指令）、Thumb状态（16位指令）和Jazelle状态（8位Java加速指令）。 - ARM和Thumb状态可以通过BX指令在软件控制下切换，异常处理始终在ARM状态进行。 - 存在7种工作模式，包括用户模式、系统模式、快速中断模式、外部中断模式、管理模式、中止模式和未定义模式，每种模式有不同的权限和可访问的寄存器资源。 3. **寄存器组**： - ARM处理器拥有37个32位寄存器，31个通用寄存器和6个状态寄存器。 - 通用寄存器分为未分组（R0-R7）、分组（R8-R14）和程序计数器PC（R15）。 - 未分组寄存器在所有模式下共享，可能导致数据冲突，需谨慎处理。 这些知识对于理解和编程ARM处理器至关重要。理解处理器的工作模式和寄存器布局能帮助开发者更有效地编写高效、安全的嵌入式系统软件。在实际开发中，灵活运用各种工作模式和寄存器资源可以优化性能，同时避免不必要的数据竞争和错误。