ARM体系结构详解：通用寄存器与程序状态

"嵌入式ARM体系结构" 嵌入式ARM体系结构是现代电子设备中广泛应用的一种微处理器架构，尤其在嵌入式系统中占据重要地位。ARM（Advanced RISC Machines）公司以其高效能、低成本和低能耗的RISC处理器核心而闻名。ARM并不直接生产芯片，而是将其设计授权给全球的半导体制造商，这些制造商根据ARM的核心设计制造出各自特性的处理器。 ARM7TDMI是ARM架构的一个典型代表，它体现了RISC（精简指令集）的特征，包括大量通用寄存器、加载/存储结构、简单的寻址模式以及统一固定长度的指令格式。ARM处理器的寄存器组织方式是其高效操作的关键之一。寄存器R0到R7是未分组的通用寄存器，在所有处理器模式下都是相同的32位物理寄存器，主要用于存储临时数据。 对于R8到R12，它们分为两类分组，其中一个分组在非FIQ模式下使用，另一个在FIQ（快速中断）模式下使用。这种分组设计允许处理器在发生FIQ中断时快速切换，提高处理速度。R13和R14则更为特殊：R13作为堆栈指针SP，根据不同的处理器模式有多个版本，用于保存不同模式下的寄存器状态；R14是链接寄存器LR，存储子程序调用的返回地址，同时在异常发生时保存异常返回地址。 寄存器R15，即程序计数器PC，总是指向当前正在执行的指令。状态寄存器CPSR（当前程序状态寄存器）保存了程序运行时的状态信息，如条件标志等。在异常模式下，还有SPSR（程序状态保存寄存器）用于保存异常发生时的CPSR状态，以便在异常退出时恢复。 ARM处理器有多种工作模式，包括用户模式、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，每种模式下通用寄存器和状态寄存器的访问都有所不同。此外，ARM体系结构还支持异常和中断处理，以及相应的向量表，以应对系统运行过程中的事件响应。 存储系统方面，ARM采用的是冯·诺依曼结构，程序和数据共享同一内存空间，通过加载/存储指令进行数据交互。其存储层次可能包括高速缓存、SRAM和DRAM等不同类型的存储器，以平衡访问速度和容量需求。 嵌入式ARM体系结构以其高效、灵活的设计为嵌入式系统提供了强大的计算能力，广泛应用于移动通信、物联网设备、消费电子和工业控制等领域。