ARM7体系结构解析：程序计数器与内部寄存器

"北航嵌入式系统课件--第3章_ARM微处理器体系结构" 本节内容主要介绍了ARM微处理器体系结构，特别是针对ARM7TDMI架构的一些核心概念。ARM处理器是精简指令集（RISC）处理器的一种，以其高效、低成本和低能耗的特点被广泛应用在嵌入式系统中。 1. ARM公司概述 ARM公司成立于1991年，是一家总部位于英国剑桥的公司，专注于设计RISC处理器架构，而非生产芯片。ARM通过技术授权模式与合作伙伴合作，允许他们根据ARM架构设计并生产自己的处理器。这种方式使得ARM架构在各种不同的设备和应用中得以实现，覆盖了从手机到家用电器的各种市场。 2. ARM处理器结构 - **控制单元**：负责解析指令并协调处理器操作。 - **算术逻辑单元**：执行基本的算术和逻辑运算。 - **寄存器组**：包括一系列高速存储单元，如R0到R15，其中R15是程序计数器（PC），用于存储当前执行指令的地址。 3. 程序计数器R15（PC） R15作为程序计数器，指向即将执行的指令地址。尽管它可视为一个通用寄存器，但其使用受到特定指令和处理器模式的限制。超出这些限制可能导致不可预测的结果。在不同处理器模式下，如用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、中断模式和快中断模式，R15有不同的访问和功能。 4. 内部寄存器 ARM7TDMI的内部寄存器包括一系列通用寄存器（R0-R14）和特殊寄存器，如R13（堆栈指针SP）、R14（链接寄存器LR）和R15（程序计数器PC）。每个寄存器在不同处理器模式下可能有不同的用途，如R13在不同模式下有专用版本，用于保存上下文信息。 5. 程序状态寄存器 程序状态寄存器（CPSR）和备用程序状态寄存器（SPSR）存储处理器的状态信息，如标志位、中断禁止位等。在异常处理时，SPSR会保存CPSR的内容，以便恢复原执行环境。 6. 处理器模式和状态 ARM处理器有多种运行模式，每种模式对应不同的权限和功能，如用户模式（User）、系统模式（System）、管理模式（Supervisor）、中止模式（Abort）、未定义模式（Undefined）、中断模式（IRQ）和快中断模式（FIQ）。 7. 异常和中断 异常和中断是处理器响应外部事件的方式，如硬件故障、软件中断请求等。这些事件会导致处理器切换到不同的模式，处理完后返回原来的状态。 8. 存储器和存储器映射I/O ARM处理器可以访问和操作内存，包括RAM、ROM等。存储器映射I/O是指将外设的接口地址映射到内存地址空间，允许处理器直接读写外设寄存器。 总结，本章内容深入探讨了ARM处理器的体系结构，包括其核心组件、寄存器、处理器模式以及异常处理机制，为理解ARM微处理器的工作原理提供了基础。对于学习嵌入式系统和ARM架构的人来说，这些都是至关重要的知识。