一、ARM處理器2種工作狀態  

ARM處理器讀取/儲(chu) 存 架構不支援地址不對齊內(nei) 存存取(ARMv6內(nei) 核現已支援)正交指令集(任意存取指令可以任意的尋址方式存取數據Orthogonal instruction set)大量的16 × 32-bit 寄存器陣列(register file)固定的32 bits 操作碼(opcode)長度，降低編碼數量所產(chan) 生的耗費，減輕解碼和流水線化的負擔。大多均為(wei) 一個(ge) CPU周期執行。ARM微處理器的在較新的體(ti) 係結構中支持兩(liang) 種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令為(wei) 32位的長度，Thumb指令為(wei) 16位長度。Thumb指令集為(wei) ARM指令集的功能子集，但與(yu) 等價(jia) 的ARM代碼相比較，可節省30%～40%以上的存儲(chu) 空間，同時具備32位代碼的所有優(you) 點。  

CPU的模式可以簡單的理解為(wei) 當前CPU的工作狀態，比如：當前操作係統正在執行用戶程序，那麽(me) 當前CPU工作在用戶模式，這時網卡上有數據到達，產(chan) 生中斷信號，CPU自動切換到一般中斷模式下處理網卡數據(普通應用程序沒有權限直接訪問硬件)，處理完網卡數據，返回到用戶模式下繼續執行用戶程序。  

1、特權模式  

除用戶模式外，其它模式均為(wei) 特權模式(Privileged Modes)。ARM 內(nei) 部寄存器 和一些 片內(nei) 外設 在硬件設計上隻允許(或者可選為(wei) 隻允許)特權模式下訪問。此外，特權模式可以自由的切換處理器模式，而用戶模式不能直接切換到別的模式。  

2、異常模式  

特權模式中除係統(system)模式之外的其他5種模式又統稱為(wei) 異常模式。它們(men) 除了可以通過在特權下的程序切換進入外，也可以由特定的異常進入。比如硬件產(chan) 生中斷信號進入中斷異常模式，讀取沒有權限數據進入中止異常模式，執行未定義(yi) 指令時進入未定義(yi) 指令中止異常模式。其中管理模式也稱為(wei) 超級用戶模式，是為(wei) 操作係統提供軟中斷的特有模式，正是由於(yu) 有了軟中斷，用戶程序才可以通過係統調用切換到管理模式。

二、ARM處理器RISC設計主要特點  

1、指令集——RISC減少了指令集的種類，通常一個(ge) 周期一條指令，采用固定長度的指令格式，編譯器或程序員通過幾條指令完成一個(ge) 複雜的操作。而CISC指令集的指令長度通常不固定。  

2、流水線——RISC采用單周期指令，且指令長度固定，便於(yu) 流水線操作執行。  

3、寄存器——RISC的處理器擁有更多的通用寄存器，寄存器操作較多。例如ARM處理器具有37個(ge) 寄存器。  

4、Load/Store結構——使用加載/存儲(chu) 指令批量從(cong) 內(nei) 存中讀寫(xie) 數據，提高數據的傳(chuan) 輸效率。  

5、尋址方式簡化，指令長度固定，指令格式和尋址方式種類減少。  

ARM處理器是基於(yu) RISC的，但不是純粹的RISC體(ti) 係結構。為(wei) 了使ARM處理器能夠更好的滿足嵌入式係統的需要，ARM指令集和單純的RISC指令集有以下幾點不同：  

1、一些特定的指令周期數可變。例如多寄存器裝載或存儲(chu) 的Load/Store指令執行周期就是不確定的，這個(ge) 會(hui) 根據相關(guan) 的寄存器個(ge) 數而定。如果是訪問連續的內(nei) 存地址，就可以改善性能，因為(wei) 連續的內(nei) 存訪問比隨機訪問要快。根據這個(ge) 特點，由於(yu) 在函數的起始和結尾通常會(hui) 有多個(ge) 寄存器與(yu) 內(nei) 存進行數據交換的操作，因此相應操作的指令條數會(hui) 減少，提高了代碼的密度。  

2、內(nei) 嵌的桶形移位寄存器產(chan) 生了更複雜的指令。桶形移位寄存器是一個(ge) 硬件部件，在一個(ge) 寄存器被一條指令使用之前，桶形移位寄存器可以處理這個(ge) 寄存器中的數據。桶形移位寄存器擴展了許多指令的功能，以此改善內(nei) 核的性能，提高代碼密度。  

3、Thumb16位指令集。ARM處理器有兩(liang) 種工作狀態，一種是ARM狀態，一種是Thumb狀態。ARM狀態下指令長度為(wei) 32位，Thumb狀態下指令長度為(wei) 16位。這種特點使得ARM既能執行16位指令，又能執行32位指令，從(cong) 而增強了ARM內(nei) 核的功能。  

4、條件執行。隻有當某個(ge) 特定條件滿足時指令才會(hui) 被執行。這個(ge) 特性可以減少分支指令的數目，從(cong) 而改善性能，提高代碼密度。

5、增強指令。一些功能強大的數字信號處理器(DSP)指令被加入到標準的ARM指令中，以支持快速的16*16乘法操作及飽和運算。ARM的這些增強指令，使得ARM處理器不需要加上DSP即可實現。

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