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标题: ARM原理 [打印本页]

作者: 商道如狼道 时间: 7 天前
标题: ARM原理
一、指令集

1、指令集就是cpu用来盘算和控制盘算机系统的一套指令的聚集。
2、每一种新型cpu在计划的时间就规定好了一套和硬件电路适配的指令系统。指令集先进与否与CPU性能发挥占据很大的因素，也因此，指令集尝尝作为一个判定CPU性能强弱的重要指标。
3、从现阶段主流的指令集来进行分类，重要分为复杂指令集（CISC）和精简指令集（RISC）。

二、CISC和RISC的区别

1、RISC精简指令集（ARM）

1. 概念

        复杂指令集中提取了一些简朴和常用的指令集构成
2. 特点

        指令周期：实行一条指令的所需的时间
        指令宽度：一条汇编指令编译生成呆板码所占用的空间
3. 结论：

        精简指令集：指令周期以及指令宽度都是固定的
        thumb指令集：一条指令占用两个字节的空间
        arm指令集：一条指令占用四个字节的空间
注意：thumb指令集在利用的时间必要搭配arm指令集利用

2、复杂指令集

1. 概念

更加注意指令的功能和性能
2. 结论

复杂指令集指令宽度和周期都是不固定的重点在实现功能

三、ARM数据类型的约定

重点区分字和字节的区别
1、arm-v7

2、armv-8

四、数据的存储（重点）

数据的存储方式分为大小端存储
对于大端存储方式：低位地址存高字节数据
对于小端存储方式：低位地址存低字节数据

五、ARM处理器的工作模式

1、ARM处理器工作模式概念

ARM处理器工作模式一共有七种
1. User（用户程序运行模式）

        非特权模式，大部门使命在这里实行
2. FIQ（快速停止模式）

        当一个高优先级（fast）停止产生时进入FQ模式。
3. IRQ（平凡/一般停止模式）

        当一个低优先级停止产生式进入IRQ模式
4. Supervisor（管理模式）

        当复位或者软停止指令实行时会进入管理模式重启上电时也是管理模式
        提供操纵系统利用的一种掩护模式，swi下令状态
5. Abort（中止）

        当存取异常时会进入Abort模式对捏造内存管和内存数据的掩护
6. Undef（未界说指令中止）

        当实行未界说指令时进入，支持通过软件仿真硬件的协处理
7. system（系统）

        利用和User模式相同的寄存器集的特权模式和user雷同只是权限更高（基本遇不到）
2、总结

        在特定的模式下，一般会实行特定的代码，完成某个特定功能。
        除了用户模式，别的所有模式均为特权模式。
        这几种工作模式可以进行切换，可以通过外部硬件进行切换也可以通过软件编程来进行切换。
        进入特权模式的异常模式是为了处理相应的停止
        user和system共用一套寄存器

六、ARM寄存器组织

1、CPU从逻辑上划分可以分为三个模块：分别是控制单元、存储单元、运算单元，这三部门是CPU内部总线连接起来的。
2、冯诺依曼提出盘算机架构，其工作过程可以分五个阶段：取指令、指令译码、实行指令、访存取数、结果协回。
3、运算器、控制器、存储器、寄存器，由ARM公司集成到CPU内部的。

1、寄存器的位置

1. 寄存器处于SOC内部的cortex-A7核内部

2. 优缺点

        运算速率快但因为适合CPU结合在一起数量相对较少
2、寄存器先容

1. 概念

        寄存器属于处理器内部寄存器，没有地址，只有编号，利用者只能通过编号对寄存器进行操纵。
2. 作用

        一般存放暂时必要运算的数据

每一个方块都代表一个寄存器一个寄存机可以存放32bit（4byte）
每种工作模式都有自己的私有寄存器
寄存器为白色的代表为公有寄存器带标识的为私有寄存器
假如某个工作模式下有私有寄存器则不可以访问公有的
寄存器个数有限，一般cortex处理器一共43个寄存器，arm处理器一般有37个寄存器

七、特殊功能寄存器

1、SP------->栈指针寄存器

R13--------->SP
作用：指向栈顶空间的地址

2、LR------->链接寄存器

R14--------->LR
作用：用于存放函数的返回地址

3、PC---->程序计数器

R13----->

C
作用：PC中存放的是当前取指指令的地址

4、CPSR状态寄存器

CPSR--->当前状态寄存器
作用：保存当前的程序状态，分析CPSR寄存器中的值可以判定当前程序的运行状态

5、SPSR寄存器

SPSR----->保存状态寄存器
作用：备份CPSR寄存器的值

八、指令流水线（取指译码实行）

1、概念

1. 指令流水线的作用

        提高代码的实行效率
2. 取指器

        根据PC寄存器中的值进行取指操纵
3. 译码器

        翻译指令实行功能并且给到对应的实行器
4. 实行器

        实行下令完成特定的功能并且将相应的结果给到对应寄存器
2、ARM指令流水线

        V7采取三级 V9采取5级 A9采取8级
注：固然流水线的品级越来越多，但是其本质还是在三级的底子上进行细分
PC不管是几级流水线，PC指向的永世是当前正在取指的指令，而当前正在实行的指令的地址就是PC。
3、多核处理器

1. 概念

        即一个SOC集成多个CPU内核
2. 作用

        差别的线程可以在差别的核中进行实现真正的并发

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