关于ARM的21个常用概念 2

### 关于ARM的21个常用概念 2 #### 11. ARM体系结构所支持的异常类型 ARM体系结构支持多种类型的异常处理机制，这些异常类型及其含义如下： - **复位**（优先级①）：当处理器检测到有效的复位信号时触发此异常。复位异常会引导处理器跳转到复置异常处理程序开始执行（异常向量：0x0000,0000）。 - **未定义指令**（优先级⑥）：处理器遇到无法识别或处理的指令时触发。通常用于软件仿真的实现（异常向量：0x0000,0004）。 - **软件中断（SWI）**（优先级⑥）：由执行SWI指令引起，主要用于用户模式下的程序调用特权操作指令（如系统调用）。这种异常机制有助于实现高级系统功能（异常向量：0x0000,0008）。 - **指令预取中止**（优先级⑤）：当处理器尝试预取不存在或不可访问地址上的指令时触发。这通常是因为地址非法或者权限不足导致（异常向量：0x0000,000C）。 - **数据中止**（优先级②）：当处理器尝试访问不存在或不可访问的数据地址时触发。类似于指令预取中止，但针对数据访问（异常向量：0x0000,0010）。 - **IRQ（外部中断请求）**（优先级④）：当外部中断请求有效并且处理器处于允许中断的状态（即CPSR中的I位为0）时触发。这种异常通常用于处理来自外设的中断请求（异常向量：0x0000,0018）。 - **FIQ（快速中断请求）**（优先级③）：类似于IRQ，但具有更高的优先级，用于处理更紧急的中断请求（异常向量：0x0000,001C）。 #### 12. ARM体系结构的存储器格式 ARM体系结构支持两种主要的存储器格式： - **大端格式**：在这种格式下，一个字数据的高字节存储在较低的地址位置，而低字节存储在较高的地址位置。这种格式在某些嵌入式系统中非常常见。 - **小端格式**：与大端格式相反，在小端格式中，高地址存放数据的高字节，而低地址存放数据的低字节。现代大多数通用计算机采用这种格式。 #### 13. ARM寄存器总结 ARM架构中包含以下类型的寄存器： - **通用寄存器**（r0-r15）：共有16个32位寄存器，其中： - **r15**（程序计数器PC）：当前指令的地址。 - **r14**（链接寄存器LR）：通常用于保存子程序的返回地址。 - **r13**（堆栈指针SP）：指向当前堆栈的顶部。 - **当前程序状态寄存器**（CPSR）：用于存储当前处理器的状态信息，包括条件码标志和其他控制位。 - **特定模式寄存器**：例如，在发生异常时，r13和r14会产生新的实例，如r13_IRQ和r14_IRQ，用于不同的处理器模式。 #### 14. 存储器重映射（Remap）的原因 存储器重映射在ARM体系结构中有几个重要的应用： - **解决FIQ处理程序中的存储器边界问题**：通过重映射可以使FIQ处理程序不再受到Flash存储器边界的影响。 - **减少SRAM和BootBlock向量的使用**：通过重映射减少了对SRAM和BootBlock向量段的依赖。 - **提供额外的空间来处理超出单字转移指令范围的跳转**：重映射允许程序在更大的地址空间内执行跳转。 #### 15. 使用LDR而非B指令跳转至异常向量表的原因 LDR指令相比B指令更适合用于跳转至异常向量表： - **全地址范围跳转能力**：LDR指令不受地址范围限制，可以跳转到任何地址，而B指令只能在前后32MB范围内跳转。 - **解决Remap问题**：在具有Remap功能的芯片上，使用B指令可能无法正确跳转到异常向量表的实际位置。 #### 16. 锁相环（PLL）的关键要点 锁相环（PLL）是用于调节处理器时钟频率的重要组件： - **初始化状态**：PLL在复位或进入掉电模式时会被关闭，并在唤醒后不会自动恢复设置。 - **软件使能**：PLL只能通过软件命令启用。 - **等待锁定**：PLL启动后需要等待锁定信号，之后才能将其输出连接到处理器时钟。 - **设置不当的风险**：不正确的PLL配置可能导致系统故障。 #### 17. ARM7与ARM9的主要区别 - **流水线结构**：ARM7采用了三级流水线结构，而ARM9采用了五级流水线结构。 - **内存管理单元**（MMU）：ARM7不具备MMU，而ARM9具有MMU，这使得ARM9能够支持操作系统级别的内存管理和虚拟化。 - **性能比较**：ARM9提供了更高的时钟频率和更强的性能，采用哈佛结构分别处理指令和数据。 - **功耗优化**：ARM7TDMI在功耗方面表现出色，适合于电池供电设备。 #### 18. VIC的基本操作 向量中断控制器（VIC）是用于管理中断的关键组件： - **中断设置**：设置IRQ或FIQ中断，为IRQ中断分配优先级，并确定中断是否为向量中断。 - **中断允许**：通过设置相应的寄存器位，允许特定中断。 - **中断响应**：当发生IRQ中断时，可以通过读取向量地址寄存器来确定中断处理程序的位置，并跳转到相应的代码段。 - **退出中断**：通过向向量地址寄存器写入零值来通知VIC中断已经处理完成。 - **处理器模式切换**：发生中断时，处理器会切换到中断模式，并将相关寄存器映射到新的位置。 以上是关于ARM体系结构中一些关键概念的详细解释。这些概念对于理解ARM体系结构的基本原理和实现细节至关重要。