Arm汇编学习笔记(前序)——ARM处理器简介

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一 ARM处理器与ARM指令集

整个ARM处理器被分为三个部分:

  • Classic
  • Embedded
  • Application

Classic被称为经典系列。

ARM1~ARM11一直都以数字来命名,ARM12以后改为用Cortex命名。Cortex有以下几个分类:

  • Cortex-A:广泛用于智能手机、上网本、电子书以及数字电视等。
  • Cortex-M:用于微控制领域,该系列的特点是高能效和低功耗。
  • Cortex-R:用于支持深层嵌入式的饿实时应用,该系列的特点是低功耗、良好的中断行为、卓越性能以及与现有平台的高兼容性。

尽管ARM处理器版本众多,它是很多型号ARM处理器兼容一套ARM指令集,ARM架构与ARM处理器的对应关系如下图所示:

这里写图片描述

上图涉及的技术,这里也简单提一下:

  • VFP:为ARM处理器提供了浮点运算功能。
  • Jazelle:允许某些架构的硬件上加速运行Java字节码。
  • SIMD:多媒体指令集。
  • TrustZone:安全性控制,避免产品受到外部的恶意攻击。
  • NEON:NEON是SIMD体系结构的扩展,NEON在执行上比传统的SIMD占用更少的指令周期。

Android最初选择ARM作为平台设备的处理器结构,并做了专门的优化。发展到Android4.1版本以后,已经全面支持ARM、x86和MIPS三种架构的处理器。

二 ARM处理器的工作模式和工作状态

2.1 ARM处理器的工作模式

ARM处理器共37个32位处理器,其中有31个通用寄存器和6个状态寄存器。ARM处理器支持7种运行模式,分别是:

  • 用户模式(usr):ARM处理器正常的程序运行状态。
  • 快速中断模式(flq):用于高速数据传输或通道处理。
  • 外部中断模式(irq):用于通用的中断处理。
  • 管理模式(svc):操作系统使用的保护模式。
  • 数据访问终止模式(abt):当数据或指令预取终止时进入该模式,可用于虚拟存储以及存储保护。
  • 系统模式(sys):运行具有特短的操作系统任务。
  • 未定义指令终止模式(und):当未定义的指令执行时进入该模式。

2.2 ARM处理器的工作状态

  • ARM状态:执行32位字对齐的ARM指令。
  • Thumb状态:执行16位字对齐的ARM指令。

Thumb状态下的寄存器的命名与ARM有部分差异,它们的对应关系如下所示:

  • Thumb状态下的R0~R7与ARM状态下的R0~R7相同。
  • Thumb状态下的CPSR与ARM状态下的CPSR相同。
  • Thumb状态下的FP与ARM状态下的R11相同。
  • Thumb状态下的IP与ARM状态下的R12相同。
  • Thumb状态下的SP与ARM状态下的R13相同。
  • Thumb状态下的LR与ARM状态下的R14相同。
  • Thumb状态下的PC与ARM状态下的R15相同。