ARM处理器启动模式与工作状态解析

"本文主要介绍了ARM处理器在启动时的模式转换以及ARM微处理器体系结构的相关知识，包括数据类型、工作状态、存储器格式、处理器模式和寄存器组织。" 在ARM体系架构中，处理器在启动时会经历一系列的模式转换。首先，处理器复位后默认处于超级模式（Supervisor Mode），这是一种特权模式，用于系统初始化和设置。在这个阶段，处理器会配置各个模式的堆栈，但不会立即进入用户模式（User Mode）。用户模式是常规应用程序运行的环境，具有较低的权限。 ARM微处理器的工作状态分为ARM状态和Thumb状态。ARM状态是指处理器执行32位的字对齐的ARM指令，而Thumb状态则执行16位、半字对齐的Thumb指令，以提供更高的代码密度。状态之间的切换可以通过特定的指令如BX来实现。例如，当操作数寄存器的低 bit（位[0]）为1时，执行BX指令会进入Thumb状态；相反，如果该位为0，处理器会进入ARM状态。 在存储器格式方面，ARM体系结构将内存视为从零地址开始的连续字节序列。每个32位的字数据可以由四个连续的字节组成，字数据的存储方式可以是大端格式或小端格式。大端格式中，高字节数据位于低地址，而小端格式则相反，低字节数据位于低地址。ARM支持这两种格式，这使得它能适应不同平台的需求。 ARM处理器模式包括用户模式、超级模式、中断模式（IRQ）、快速中断模式（FIQ）、未定义指令模式、预取中止模式、数据访问中止模式和系统模式。这些模式各自有不同的权限级别和用途，例如，中断和快速中断模式用于处理外部事件，未定义指令模式则用于处理非法指令执行的情况。 寄存器组织是ARM体系结构中的另一个关键部分。在ARM状态下，有16个通用寄存器（R0-R15），其中R13作为栈指针，R14作为链接寄存器，R15用作程序计数器（PC）。而在Thumb状态下，通用寄存器的使用略有不同，但同样包括一个栈指针和一个链接寄存器。 异常处理在ARM体系结构中占有重要地位，当发生异常时，处理器会切换到相应的异常模式，并根据情况保存或恢复上下文。异常可以是复位、中断、故障或其他特定事件，处理器会跳转到预定义的异常向量地址开始执行，以处理异常情况。 ARM处理器在启动时通过模式转换确保系统的正确初始化，并通过灵活的工作状态、存储器格式和异常处理机制来适应各种应用场景和需求。其丰富的处理器模式和寄存器组织设计为高效运行和系统管理提供了基础。