關鍵字：arm處理器體系結構
搞arm兩個月了，有點收穫，就談它了。本文主要介紹arm7系列處理器。呵呵，不是相關專業可能有很多人不知道arm是個什麼東西吧，我現在簡要介紹一下各種處理器分類，目前我們的處理器陣營中分為cisc和risc兩大系列，cisc是複雜指令集處理器，這種處理器每條指令可以執行比較多的複雜操作，而且指令長度不定，我知道的有x86處理器是cisc處理器，目前intel和amd出的處理器主要都是x86處理器，intel的x86從8086開始到80186，283，386，486，pemtium，pentium pro,pentium 2,pentium 3,pentium 4,扣肉2，四核志強等，還有賽揚，pentium m，pentium d等很多變種，有些提供高的價效比，有的專用於移動領域或低功耗領域。
amd的x86有毒龍，速龍，酷龍等。從8086到386是一次飛躍，實現了保護模式和虛86模式，以此為基礎才有後來的window3.1，386到pentium是一次飛躍，硬體上從硬連邏輯轉換到微指令實現，pentium 到扣肉又是一次較大的飛躍，從乙個處理器核到兩個，為多工提供了充分的支援。
risc處理器種模擬較多，指令長度固定，執行週期固定,從微控制器、mips、arm、alpha、powerpc、sun sparc等。微控制器子類又很多，目前很多較小的嵌入式控制場合都用得是微控制器，比如sim卡，一**，電子錶等，有微控制器、pic、lpc等。mips是mips公司研究出的一套體系結構，目前龍芯，聚芯都是基於mips，個人認為10年內會銷聲匿跡。
alpha不了解，很少用到。powerpc是ibm，hp等公司合力出的一套，挺複雜，結構嚴謹，但推廣不好，sparc只在sun得到大力支援。arm是目前應用最廣泛的一套指令系統，支援多工，只要是超出微控制器能力、x86又太浪費的場合大部分都用arm。
90%的智慧型手機都是arm處理器。
arm處理器有7個處理器模式（x86有3個），使用者模式、管理模式、未定義模式、中止模式、特權模式、irq模式，fiq模式。
使用者模式和管理模式：共用r0-r14個通用暫存器，pc暫存器，共用乙個cpsr。
未定義模式、中止模式、特權模式、irq模式：共享使用者模式和管理模式的r0-r12，各自專用的r13-r14,注意和使用者模式的r13-r14不同，pc暫存器，各自專用的cpsr和spsr。
fiq模式:共享使用者模式和管理模式的r0-r7,專用的r8-r14，pc暫存器，各自專用的cpsr和spsr。
注意pc暫存器是所有模式共享乙個。
程式設計時如果c和彙編共存要遵守atpcs標準，簡單的說這個標準要求函式呼叫時r0-r3傳遞引數，如果引數多於四個通過堆疊傳遞，從右往左壓參。如果有返回值用r0表示。
使用者模式相當於x86中的第三特權級,用於執行普通任務,不可以執行特權操作,不能切換模式等,
未定義模式用於執行一條未定義指令時觸發,可通過軟體模擬執行,用於模擬浮點或dsp等.
中止模式用於取指出錯或訪存出錯,內在原因可能是需要調頁,或訪問了非法區域.
特權模式在reset後自動進入,通過swi軟指令中斷也可進入.
irq用於普通中斷處理,速度慢,進irq後預設關普通中斷,但開fiq.fiq用於快速中斷處理,有專用的r8-r14暫存器,一般不需要儲存現場,進fiq後所有中斷標記都關掉.
除使用者模式外其他模式都有特權,可以為所欲為.
r13預設用來作為堆疊暫存器,r14用於儲存返回位址.
使用者模式和管理模式只有cpsr，沒有spsr。cpsr是當前狀態暫存器,內含算數執行標記位,irq和fiq標記,模式位,保留位。spsr是cpsr的備份。
arm處理器支援arm指令集和thumb指令集，arm指令集是32位，thumb指令集是16位，具有arm指令集的子集功能，實現同樣的功能用thumb指令集所需空間較小，但執行時間有可能變長。arm**向thumb**跳轉通過bx指令完成。bx指令通過判斷資料項的最後一位來確定是否轉入thumb或arm模式，跳轉後會設定cpsr中的模式位。
這裡我不打算描述arm或thumb指令集，因為那需要太大的篇幅，但arm和x86相比有一些很大的特殊之處就是它的堆疊可以向上或向下增長，而且存數與累加誰在先都可，這樣就有四種堆疊方式；另外每條arm指令都帶有執行條件，像溢位，進製等，只有在滿足特定條件下指令才會得到執行；當然arm指令集不存在像x86指令集那樣的向下相容性，386支援16位實模式，相容8086，但32位arm卻沒法識別16位arm指令集。
這是我對arm處理器內部的一些了解。
下面談談philips公司出的一款lpc2214處理器，內含arm7tdmi-s處理器核，支援jtag除錯和跟蹤。lpc2214一共有三條內部匯流排，一條是內部區域性匯流排，用來連線內部ram和rom，rom有256kb，ram16k。另一條是amba匯流排ahb，主要連線向量中斷控制器和外部儲存器介面，第三條是vpb，通過vpb橋橋接到ahb，用於低速外設，有點x86主機板的味道，不過它把這三個匯流排都整合在乙個處理器裡面。
vpb上連線了好多外設，像uart，i2c，spi，timer，pwm，a/d，rtc，hot dog，系統控制，外部中斷。這些外設通常以主頻的1/2，1/4，1倍速度執行，這裡我不會講這些外設如何控制，如何設定暫存器，那楊可以寫一本資料手冊了。我只講我覺得這個處理器裡我覺得比較有意思的東西。
這個處理器內含振盪器，可以外接晶振也可直接接時鐘，還含有pll，我們使用時通常讓它在振盪器模式下啟動執行，然後切換到pll模式，可以提高執行速度。這個處理器有掉電模式和空閒模式，空閒模式只禁止cpu的時鐘，但是外設時鐘繼續執行，在掉電模式pll停止執行，掉電模式通過reset可復位，空閒模式通過reset或外部中斷可復位。lpc2214可以外接各類介面晶元，它一共有四個外接裝置位址空間，每個空間有16m，可以按8，16，32位模式訪問。
lpc2214有乙個儲存器加速模組，可以設定是否預取，可以設定不預取，連續指令預取，所有指令資料都預取，開機預設是不預取。其實第三個情況就類似x86中的二級cache，因為目前的家用x86處理器cache設計都是兩極結構，第一級是哈佛結構，第二級就是指令資料共享乙個cache。其實即使在不預取的情況下因為lpc2214是**流水線結構，也會預取兩條指令，當前指令位址為pc+2，這只是層次和說法上的問題。
最後就是處理器的位址空間布局，lpc2214不存在io空間，它是記憶體空間統一編址，0位址開始是rom，256k，1g以上是ram，16k，2g以上是外部位址空間，64m，2.5g以上是vpb和ahb位址空間；其中rom空間的頂端是boot block塊，8k，這8k還對映到2g的頂端。最低64位元組是中斷向量表，可以對映到boot block，內部rom，內部ram，外部空間，具體對映可以設定memmap暫存器。
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