ColdFire编程参考手册(中文).pd

### ColdFire编程参考手册知识点概览 #### 一、绪论 在《ColdFire编程参考手册》中，第一章“绪论”部分详细介绍了ColdFire处理器的基本编程概念与架构特性，为后续深入学习提供了坚实的基础。 ##### 1.1 整型单元用户编程模式 整型单元是ColdFire处理器的核心组成部分之一，主要负责执行整数运算和控制指令。这部分内容涵盖了以下几个方面： - **数据寄存器(D0-D7)**：这些寄存器用于存储32位的整型数据，是进行大多数计算操作的基础。 - **地址寄存器(A0-A7)**：地址寄存器主要用于存储内存地址，便于处理器访问不同的内存区域。 - **程序计数器(PC)**：程序计数器指向当前正在执行或即将执行的指令的地址，是程序执行流程的关键指示器。 - **条件码寄存器（CCR）**：CCR用于保存运算结果的状态信息，如零标志、进位标志等，对于分支判断等控制结构至关重要。 ##### 1.2 浮点单元用户编程模式 浮点单元专门处理浮点数运算，这部分内容包括： - **浮点型数据寄存器（FP0-FP7）**：这些寄存器用于存储浮点数据，支持单精度和双精度运算。 - **浮点型状态寄存器(FPSR)**：FPSR记录了浮点运算的状态信息，如溢出、下溢等。 - **浮点型指令地址寄存器（FPIAR）**：用于指示下一个浮点指令的位置。 ##### 1.3 MAC的用户编程模型 MAC（Multiply and Accumulate Unit，乘法累加单元）是ColdFire处理器中用于高效执行乘法累加操作的专用硬件，这部分内容介绍了MAC的工作原理和相关寄存器的使用方法： - **MAC状态寄存器(MACSR)**：记录MAC单元的状态信息。 - **MAC累加器(ACC)**：用于存储中间计算结果，支持多个累加器。 - **MAC掩码寄存器(MASK)**：用于指定哪些累加器参与计算。 ##### 1.4 EMAC用户编程模型 EMAC（Enhanced Multiply and Accumulate Unit，增强型乘法累加单元）是ColdFire处理器的一个高级版本，提供了更多的累加器资源和支持更复杂的操作，这部分内容介绍了EMAC的相关寄存器和工作模式： - **MAC状态寄存器(MACSR)**：记录EMAC单元的状态信息。 - **MAC加法器(ACC[0:3])**：提供了四个累加器，增强了计算能力。 - **加法器扩展(ACCext01, ACCext23)**：用于扩展累加器功能，提高计算灵活性。 - **MAC掩码寄存器(MASK)**：用于指定参与计算的累加器。 ##### 1.5 管理员编程模式 管理员编程模式提供了一系列用于操作系统级别任务的寄存器和机制，主要包括： - **状态寄存器(SR)**：包含了当前处理器状态的重要信息，如中断屏蔽位等。 - **管理员/用户堆栈指针(A7和OTHER_A7)**：分别用于管理员模式和用户模式下的堆栈操作。 - **向量基址寄存器(VBR)**：用于指示中断向量表的起始地址。 - **缓存控制寄存器(CACR)**：控制缓存的行为，如启用或禁用缓存等。 - **地址空间标示符(ASID)**：用于标识不同的地址空间。 - **存取控制寄存器(ACR0-ACR3)**：控制对特定内存区域的访问权限。 - **MMUC基址寄存器(MMUBAR)**：用于指定MMU（Memory Management Unit，内存管理单元）的基地址。 - **RAM基地址寄存器(RAMBAR0/RAMBAR1)**：指定RAM区域的基地址。 - **ROM基地址寄存器(ROMBAR0/ROMBAR1)**：指定ROM区域的基地址。 - **模块基地址寄存器(MBAR)**：用于指定外设模块的基地址。 ##### 1.6 整数数据格式 这部分内容介绍了ColdFire处理器支持的不同整数数据格式及其组织方式。 ##### 1.7 浮点型数据格式 浮点型数据格式部分介绍了ColdFire处理器中使用的浮点数表示方法，包括但不限于： - **浮点型数据类型**：定义了单精度和双精度浮点数的具体格式。 - **FPU数据格式和类型概述**：给出了浮点运算单元（FPU）如何处理不同类型的浮点数的概述。 ##### 1.8 乘法累加器数据格式 这部分内容详细描述了乘法累加器中数据的存储格式和组织方式。 ##### 1.9 寄存器的数据组织 这一节解释了整数和浮点数据在寄存器中的具体布局方式。 - **寄存器中的整数数据格式的组织**：描述了整数数据在寄存器中的存储方式。 - **存储器中整数数据格式的组织**：介绍整数数据在内存中的布局。 #### 二、寻址方式 第二章“寻址方式”详细阐述了ColdFire处理器支持的各种有效寻址方式，这对于理解和编写高效的程序代码至关重要。 - **指令格式**：介绍了指令的一般结构和组成元素。 - **有效寻址方式**：列举了ColdFire处理器支持的所有寻址方式，并详细解释了每种寻址方式的特点和适用场景。 - **堆栈**：讲解了ColdFire处理器中堆栈的工作原理及其重要性。 #### 三、指令集概述 第三章“指令集概述”是对ColdFire处理器指令集的全面介绍，内容覆盖了各种类型的指令以及它们的应用场景。 - **指令概述**：对不同类别的指令进行了分类和概括。 - **数据传送指令**：负责将数据从一个位置移动到另一个位置。 - **程序控制指令**：用于改变程序的执行流程，如条件跳转等。 - **整数算术指令**：执行基本的整数运算，如加减乘除等。 - **浮点型算术指令**：处理浮点数运算，支持高级数学操作。 - **逻辑指令**：执行位操作，如AND、OR、NOT等。 - **移位指令**：对数据进行左移或右移操作。 - **位操作指令**：允许对特定位进行操作，如设置、清除等。 - **系统控制指令**：用于控制处理器的运行状态，如开启中断等。 - **高速缓存保护指令**：涉及缓存管理和保护的指令。 #### 四、用户指令 第四章至第七章分别介绍了整型用户指令、MAC用户指令、EMAC用户指令和浮点运算单元(FPU)用户指令，每一章都详细地解释了各类指令的具体用法和应用场景。 #### 五、超级用户(特权)指令 第八章“超级用户(特权)指令”介绍了只有在管理员模式下才能使用的指令，这类指令通常用于实现操作系统级的功能，如内存管理、中断处理等。 #### 六、指令格式摘要 第九章“指令格式摘要”总结了ColdFire处理器指令集的操作码映射规则，帮助程序员更好地理解和记忆指令的编码方式。 #### 七、PST/DDATA编码 第十章“PST/DDATA编码”提供了用户指令集和特权指令集的详细编码规范，这对于理解指令的具体实现非常有帮助。 #### 八、异常处理 第十一章“异常处理”介绍了ColdFire处理器如何处理异常情况，包括但不限于中断响应机制、异常栈框架定义等内容。这部分内容对于编写健壮且安全的系统软件尤为重要。 通过以上对《ColdFire编程参考手册》各章节的详细解析，读者可以全面掌握ColdFire处理器的基本架构、编程模式以及指令集，为后续深入学习和实践打下坚实的基础。