深入理解ARM体系结构:学习笔记
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更新于2024-10-29
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"ARM体系结构与学习笔记"
这篇学习笔记详细介绍了ARM体系结构和编程的相关知识,由杜春雷原著,maxwell_lee整理。笔记内容包括了嵌入式系统的基本概念,ARM架构的特点、版本、处理器系列以及处理器模式。此外,还深入探讨了ARM的寄存器、异常中断、存储系统、指令分类和寻址方式,以及ARM指令集的各个部分。
1. 嵌入式系统概述:嵌入式系统是集成在设备中的专用计算机系统,通常用于特定的功能,如控制或数据处理。
2. ARM体系结构和特征:
- ARM芯片特点:基于精简指令集计算(RISC)原理,以高效能、低功耗著称。
- RISC体系特点:简化指令集,提高执行效率,减少硬件复杂度。
- ARM技术:包括多种微架构,如Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M系列,分别面向高性能应用、实时应用和微控制器应用。
- ARM版本和命名:涵盖ARMv1至ARMv8等多个版本,命名格式通常包含处理器类型、版本和工艺节点等信息。
3. ARM处理器模式和寄存器:
- ARM有多种工作模式,如用户模式、系统模式、中断模式等,每个模式有自己的寄存器集。
- 共有37个寄存器,包括通用寄存器、程序计数器、链接寄存器等。
4. ARM异常中断:
- ARM支持多种异常,如复位、中断、数据访问故障等。
- 中断响应过程涉及保存现场、跳转到中断处理程序、处理完后恢复现场。
5. ARM存储系统:
- 存储空间分为多个区域,如I/O空间、系统RAM等。
- 存储器格式包括字对齐和非字对齐访问。
- 非对齐访问可能导致性能问题或硬件错误。
- 指令预取和自修改代码处理机制确保代码正确执行。
6. ARM指令分类及寻址方式:
- ARM指令集包括数据处理、跳转、LOAD/STORE等多种指令。
- 寻址方式涵盖立即寻址、寄存器寻址、偏移寻址等。
- 条件码域允许根据条件执行指令。
7. ARM指令集详解:
- 跳转指令如B、BL等,用于程序流程控制。
- 数据处理指令包括传送、算术逻辑运算、比较、乘法等。
- 加载/存储指令用于与内存交互。
- ARM还提供了协处理指令,用于扩展功能,如浮点运算、硬件加速等。
这些内容构成了一个全面的ARM体系结构学习框架,适合初学者和进阶者理解ARM处理器的工作原理和编程方法。通过学习,读者可以掌握如何在嵌入式系统中设计和优化基于ARM的解决方案。
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