1.ARM的7種工作模式
ARMv4和ARMv5的指令集規(guī)定了ARM的7種工作模式，由寄存器CPSR[4：0]決定(見下表)，分別是
用戶(User)模式：ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)
系統(tǒng)(System)模式：運行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)
快速中斷(FIQ)模式：用于處理緊急的中斷，如高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理
普通中斷(IRQ)模式：用于處理通用的中斷，通常在硬件中斷信號后進入該模式
管理(Supervisor)模式：操作系統(tǒng)使用的保護模式，是CPU上電后的默認模式，主要用于系統(tǒng)的初始化
數(shù)據(jù)訪問終止(Abort)模式：用于虛擬存儲及存儲保護，當(dāng)訪問非法地址或讀取無權(quán)限內(nèi)存地址時進入該模式
未定義指令中止(Undifined)模式：當(dāng)執(zhí)行未定義的指令時進入該模式，用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真
現(xiàn)在ARMv6和ARMv7指令集做出了改變，由MSP（主堆棧指針）和PSP（進程堆棧指針），用戶模式和特權(quán)模式組合成4種工作模式，將其他模式整合到異常向量表中，干凈簡潔舒服啦。
2.ARM寄存器
ARM共有37個32位物理寄存器，7種工作模式下可訪問的寄存器見下表，User和System使用完全相同的物理寄存器。
2.1 R0~R7
所有工作模式下，R0-R7都分別指向同一個物理寄存器（共8個物理寄存器），它們未被系統(tǒng)用作特殊的用途。在中斷或異常處理進行工作模式轉(zhuǎn)換時，由于不同工作模式均使用相同的物理寄存器，可能造成寄存器中數(shù)據(jù)的破壞。
2.2 R8~R12
在User&System、IRQ、Svc、Abt和Und模式下訪問的R8~R12都是同一個物理寄存器（共5個物理寄存器）；在FIQ模式下，訪問的R8_fiq~R12_fiq是另外獨立的物理寄存器（共5個物理寄存器）。
2.3 R13和R14
在User&System、IRQ、FIQ、Svc、Abt和Und訪問的R13_
R13在ARM指令中常用作堆棧指針（SP），但這只是一種習(xí)慣用法，用戶也可使用其他的寄存器作為堆棧指針。而在Thumb指令集中，某些指令強制性的要求使用R13作為堆棧指針。
由于處理器的每種工作模式均有自己獨立的物理寄存器R13，在用戶應(yīng)用程序的初始化部分，一般都要初始化每種模式下的R13，使其指向該工作模式的?？臻g。這樣，當(dāng)程序進入異常模式時，可以將需要保護的寄存器放入R13所指向的堆棧，而當(dāng)程序從異常模式返回時，則從對應(yīng)的堆棧中恢復(fù)，采用這種方式可以保證異常發(fā)生后程序的正常執(zhí)行。
R14稱為鏈接寄存器(Link Register)，當(dāng)執(zhí)行子程序調(diào)用指令(BL)時，R14可得到R15(程序計數(shù)器PC)的備份。在每一種工作模式下，都可用R14保存子程序的返回地址，當(dāng)用BL或BLX指令調(diào)用子程序時，將PC的當(dāng)前值復(fù)制給R14，執(zhí)行完子程序后，又將R14的值復(fù)制回PC，即可完成子程序的調(diào)用返回。以上的描述可用指令完成。
執(zhí)行以下任意一條指令：
MOV PC, LR
BX LR
在子程序入口處使用以下指令將R14存入堆棧：
STMFD SP！,{,LR}
對應(yīng)的，使用以下指令可以完成子程序返回：
LDMFD SP！,{,PC}
R14也可作為通用寄存器。
2.4 程序計數(shù)器PC(R15)
所有工作模式下訪問的R15都是同一個物理寄存器，由于ARM體系結(jié)構(gòu)采用了多級流水線技術(shù)，對于ARM指令集而言，PC總是指向當(dāng)前指令的下兩條指令的地址，即PC的值為當(dāng)前指令的地址值加8個字節(jié)。
在ARM狀態(tài)下，R15[1:0]為0，R15[31:2]用于保存PC；在Thumb狀態(tài)下，R15[0]為0，R15[31:1]用于保存PC。
2.5 CPSR和SPSR
R16用作CPSR(CurrentProgram Status Register，當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器)，CPSR可在任何工作模式下被訪問，它包括條件標(biāo)志位、中斷禁止位、當(dāng)前處理器模式標(biāo)志位，以及其他一些相關(guān)的控制和狀態(tài)位。
每一種工作模式下又都有一個專用的物理狀態(tài)寄存器，稱為SPSR(Specified Program Status Register，備份的程序狀態(tài)寄存器)，當(dāng)異常發(fā)生時，SPSR用于保存CPSR的當(dāng)前值，從異常退出時則可由SPSR來恢復(fù)CPSR。
User模式和System模式不屬于異常模式，它們沒有SPSR，當(dāng)在這兩種模式下訪問SPSR，結(jié)果是未知的。
2.6 CPSR各標(biāo)志位含義
31302928272676543210NZCVQDNM(RAZ)IFTM4M3M2M1M0N（Negative）---設(shè)置成當(dāng)前指令運算結(jié)果的bit[31]的值。當(dāng)兩個有符號整數(shù)運算時，N=1運算結(jié)果為負數(shù)，N=0運算結(jié)果為正。
Z（Zero）---Z=1運算結(jié)果為零；Z=0表示運算的結(jié)果不為零。對于CMP指令，Z=1表示進行比較的兩個數(shù)大小相等。
C（Carried out）---分四種情況討論
1）在加法指令中（包括比較指令CMP），當(dāng)結(jié)果產(chǎn)生進位，則C=1，表示無符號運算發(fā)生上溢出；其他情況C=0。
2）在減法指令中（包括減法指令CMP），當(dāng)運算發(fā)生借位，則C=0，表示無符號運算發(fā)生下溢出；其他情況下C=1。
3）對于包含移位操作的非加減運算指令，C中包含最后一次溢出的位的數(shù)值
4）對于其他非加減運算指令，C位的值通常不受影響
V（oVerflow）---對于加減運算指令，當(dāng)操作數(shù)和運算結(jié)果為二進制的補碼表示的帶符號數(shù)時，V=1符號為溢出；通常其他指令不影響V位。
Q---在ARM V5的E系列處理器中，CPSR的bit[27]稱為Q標(biāo)識位，主要用于指示增強的DSP指令是否發(fā)生了溢出。同樣的spsr的bit[27]位也稱為Q標(biāo)識位，用于在異常中斷發(fā)生時保存和恢復(fù)CPSR中的Q標(biāo)識位。在ARM V5以前的版本及ARM V5的非E系列的處理器中，Q標(biāo)識位沒有被定義。
I和F---當(dāng)I=1時禁止IRQ中斷，當(dāng)F=1時禁止FIQ中斷
T---對于ARM V4以更高版本的T系列ARM處理器，T=0表示執(zhí)行ARM指令；T=1表示執(zhí)行Thumb指令
對于ARM V5以及更高版本的非T系列處理器，T=0表示執(zhí)行ARM指令；T=1表示強制下一條執(zhí)行的指令產(chǎn)生未定指令中斷
M[4:0]---定義了的ARM工作模式，具體見1中表CSPR[4：0]定義的ARM工作模式
3 控制程序的執(zhí)行流程的3種方式
1）在正常執(zhí)行過程中，每執(zhí)行一條ARM指令，程序計數(shù)器(PC)的值加4個字節(jié)；每執(zhí)行一條Thumb指令，程序計數(shù)器寄存器(PC)加2個字節(jié)。整個過程是按順序執(zhí)行。
2）跳轉(zhuǎn)指令，程序可以跳轉(zhuǎn)到特定的地址處執(zhí)行，或者跳轉(zhuǎn)到特定的子程序處執(zhí)行。其中,B指令用于執(zhí)行跳轉(zhuǎn)操作；BL指令在執(zhí)行跳轉(zhuǎn)操作同時，保存子程序的返回地址；BX指令在執(zhí)行跳轉(zhuǎn)操作同時，根據(jù)目標(biāo)地址為可以將程序切換到Thumb狀態(tài)；BLX指令執(zhí)行3個操作，跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)地址處執(zhí)行，保存子程序的返回地址，根據(jù)目標(biāo)地址為可以將程序切換到Thumb狀態(tài)。
3）當(dāng)異常中斷發(fā)生時，系統(tǒng)執(zhí)行完當(dāng)前指令后，將跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常中斷處理程序處執(zhí)行。當(dāng)異常中斷處理程序執(zhí)行完成后，程序返回到發(fā)生中斷指令的下條指令處執(zhí)行。在進入異常中斷處理程序時，要保存被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場，從異常中斷處理程序退出時，要恢復(fù)被中斷程序的執(zhí)行現(xiàn)場。
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