ARM架构参考手册：ARM V4处理器设计核心

"ARM4_V4_DUI0100D_ARMARM.pdf 是一份关于ARM V4架构的设计参考手册，由ARM Limited出版，包含了ARM架构的详细信息。这份文档相较于现代数千页的架构文档，更加精炼易研究，是理解和设计基于ARM V4处理器的关键资料。" ARM V4架构是ARM处理器历史上的一个重要版本，它奠定了现代ARM处理器的基础。这个架构引入了许多关键特性，对后来的处理器设计产生了深远影响。以下是一些主要的知识点： 1. **指令集架构（ISA）**：ARM V4架构扩展了之前的指令集，包括了 ARM 和 Thumb 指令集。ARM 指令集是32位的，而 Thumb 指令集是16位的，提高了代码密度，适合资源有限的嵌入式系统。 2. **数据处理**：ARM V4 支持多种数据处理操作，如算术运算、逻辑运算、比较和分支，以及加载/存储指令，这些对于处理器的通用计算能力至关重要。 3. **寄存器结构**：ARM V4 使用了一个包含16个通用寄存器的寄存器文件，其中R15作为程序计数器（PC），用于存储下一条要执行的指令地址。 4. **处理器模式**：ARM V4 提供了多种处理器模式，如用户模式（User）、系统模式（System）、中断模式（IRQ）和快速中断模式（FIQ），以适应不同级别的权限和中断处理需求。 5. **异常和中断处理**：在ARM V4中，异常和中断的处理机制允许处理器在执行过程中响应外部事件，如硬件中断或软件中断，确保系统的实时性和可靠性。 6. **寻址模式**：包括立即寻址、寄存器间接寻址、偏移寻址等多种方式，增强了处理器访问内存的灵活性。 7. **冯·诺依曼架构**：ARM V4 架构采用冯·诺依曼体系结构，即程序和数据共享同一存储空间，简化了设计但可能带来数据和指令冲突。 8. **内存管理单元（MMU）**：虽然不是所有ARM V4处理器都包含MMU，但该架构支持MMU，允许实现虚拟内存管理和保护，为多任务操作系统提供了基础。 9. **调试接口**：ARM V4架构为调试工具提供了支持，如EmbeddedICE（嵌入式ICE）技术，便于开发和调试过程。 10. **知识产权（IP）核**：ARM V4是ARM公司提供的一种知识产权（IP）核，制造商可以将其授权并集成到自己的芯片设计中，形成定制化的处理器解决方案。 这份文档对于深入理解早期ARM处理器的工作原理、进行系统设计或逆向工程非常有价值。尽管ARM V4已不再是最新的架构，但其设计理念和关键技术对于学习处理器设计和嵌入式系统仍然具有很高的参考价值。