ARM嵌入式微处理器体系结构详解

"这篇资料是北京航空航天大学机器人研究所教授魏洪兴关于ARM嵌入式微处理器体系结构的课程内容，主要涵盖了嵌入式微处理器概述、ARM架构概览、编程模型以及异常处理等方面。" ARM体系结构详解： 1. 嵌入式微处理器概述： 嵌入式微处理器作为嵌入式系统的核心组件，32位处理器在当前市场上占据主导地位。在32位嵌入式微处理器领域，存在众多芯片供应商和多种指令集结构。例如，Motorola的68000系列、Intel的I960、Motorola的Coldfire、Sun的Sparc和嵌入式X86系列。然而，ARM、MIPS和Hitachi的SuperH系列处理器尤为突出，特别是ARM，以其知识产权授权模式成为业界翘楚。 2. ARM体系结构概览： ARM（Advanced RISC Machines）架构是一种精简指令集计算机（RISC）设计，以其高效能和低功耗著称。ARM处理器采用不同模式以适应不同功耗需求，包括运行模式、待机模式和停机模式。代码存储密度方面，ARM通过16位的Thumb指令集来提高代码密度，同时保持与32位ARM指令的兼容性。 3. ARM编程模型： ARM编程模型涉及如何编写软件以有效利用其架构特性。程序执行通常在处理器的不同模式下进行，如用户模式、系统模式、中断模式等。这些模式定义了不同的权限级别和处理异常的方式。程序员需要理解和利用这些模式来编写高效且可靠的代码。 4. ARM异常处理： 在ARM体系结构中，异常处理是处理硬件中断、软件中断、数据访问异常等事件的关键机制。异常会导致处理器从当前执行状态切换到异常模式，并跳转到特定的处理程序地址。异常处理涉及异常向量表，它指示了处理器在遇到异常时应转到的内存位置。 5. 性能评价指标： 对嵌入式处理器性能的评估通常包括功耗（如MIPS/W），代码存储密度，以及处理器的速度和效率。ARM通过优化指令集和处理器设计，在提供高性能的同时，兼顾低功耗和代码密度。 总结： 这篇资料深入介绍了ARM体系结构的关键元素，包括其在嵌入式系统中的重要性、设计原则、编程模型以及异常处理机制。对于理解ARM处理器的工作原理和开发针对该架构的嵌入式应用，这份资料提供了宝贵的指导。