微处理器系统结构与嵌入式系统设计7.1ARM内核体系结构7.2ARM编程模型7.2.1处理器工作状态7.2.2处理器运行模式7.2.3寄存器组织7.2.4数据类型和存储格式7.2.5异常ARM是AdvancedRISCMachines的缩写，该公司设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC(精简指令集)处理器;ARM公司的特点是只设计而不生产。它将技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，并提供服务。ARM的应用领域ARM体系结构的特点ARM处理器内核流水线工作流程ARM体系结构的版本V2版架构已废弃不再使用支持乘法和乘加指令支持协处理器操作指令支持基本的存储器与寄存器交换指令SWP/SWPB支持快速中断模式V3版架构已废弃不再使用寻址范围扩展到4GB（32位）快速中断模式具有两个以上的分组寄存器增加状态寄存器CPSR/SPSR，及从异常处理返回的MSR/MRS指令，便于异常的处理增加了中止和未定义两种处理器模式V4版架构目前应用最广的ARM体系结构，ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都采用该版架构增加了有/无符号的半字和有符号字节的Load/Store指令增加了16位Thumb指令集完善了软件中断SWI指令的功能增加了处理器的特权模式V5版架构ARM10和XScale都采用该版架构改进了ARM/Thumb状态之间的切换效率；E-增强DSP指令集,包括全部算法操作和16位乘法操作；J-支持新的JAVA,提供字节代码执行的加速功能增加了带有链接和交换指令BLX增加了计数前导零指令CLZ增加了软件断点指令为协处理器增加更多可选择的指令V6版架构ARM11处理器采用该版架构增加了多媒体功能扩展SIMD，提高了嵌入式应用系统的音、视频处理能力改进了内存管理改进了混合端与不对齐数据支持，使得小端系统支持大端数据V7版架构Cortex-A/M/R系列处理器采用该版架构2005年发布，采用Thumb-2技术。M系列→传统单片机市场A系列→高端应用处理器市场R系列→实时性控制ARM处理器核与体系结构的对应关系ARM处理器（核）命名规则ARM芯片、内核和CPU的关系项目ARM系列ARM9EARM11Cortex7.2ARM编程模型ARM处理器的工作状态ARM处理器工作状态的切换处理器模式寄存器类别Lable1.异常返回地址的处理与子程序调用类似，都是由硬件自动完成。区别在于有些异常有一个小常量偏移。2.当发生异常嵌套时，这些异常之间可能会发生冲突。如用户模式下发生IRQ中断嵌套时，R14_irq中低级中断返回主程序的地址将被高级中断的返回地址所覆盖；R15（PC）寄存器的读操作写入R15的值被当作指令地址，程序将从这个地址处继续执行（相当于执行无条件跳转）；由于ARM指令以字为边界，因此写入R15的值最低两位通常为0b00。具体的规则取决于内核结构的版本：在V3及以下版本中，写入R15的值的最低两位被忽略，因此跳转地址由指令的实际目标地址（写入R15的值）和0xFFFFFFFC相与得到；在V4及以上版本中，写入R15的值的最低两位如果不为0，结果将不可预测。M[4:0]Thumb状态与ARM状态的寄存器映射关系异常exception复位异常Reset中止异常Abort中断异常（IRQ、FIQ）中断延迟未定义指令异常软件中断异常（SWI）异常向量（表）异常响应过程异常返回（退出）过程在异常处理结束后，异常处理程序完成以下动作：用堆栈处理异常的入口和出口异常的返回指令作业