ARM体系结构详解：存储器与向量表

"这篇资料主要介绍了ARM体系结构中的存储器和向量表，涉及ARM架构的基本概念、历史、特征以及编程模型。同时，对比了冯·诺依曼结构和哈佛结构，探讨了复杂指令集计算机（CISC）的原理及其优缺点。" ARM体系结构概览: ARM（Advanced RISC Machines）是一种广泛应用于嵌入式领域的微处理器体系结构。它起源于英国，具有高效能、低功耗的特点。ARM的历史可以追溯到1980年代，经过多次迭代和扩展，现在已经发展成多种不同的处理器系列，广泛应用于手机、物联网设备、服务器等领域。 ARM体系结构特征: ARM体系结构的一个关键特性是其基于RISC（Reduced Instruction Set Computer）设计原则，强调简化指令集以提高执行效率。此外，ARM采用冯·诺依曼结构或哈佛结构，具体取决于具体的处理器模型。其中，冯·诺依曼结构中程序和数据共享同一存储空间，而哈佛结构则将程序和数据存储分开，各自拥有独立的总线，以实现并行处理。 ARM编程模型: 在ARM编程模型中，处理器有多种工作状态，如ARM状态和Thumb状态，分别对应不同的指令集。存储器模式决定了数据如何在内存中布局和访问。操作模式包括用户模式、系统模式、中断模式等，每种模式都有特定的权限和功能。寄存器组织包括通用寄存器、程序计数器和状态寄存器等，它们在执行指令和处理异常时起到关键作用。异常状态指的是在处理器遇到未预期情况（如中断或错误）时的处理方式。此外，ARM还提供了虚拟内存管理机制，允许对内存进行抽象和保护。 冯·诺依曼结构与哈佛结构对比: 冯·诺依曼结构强调程序和数据共用存储器和总线，适合于大多数通用计算场景，但可能会因为数据和指令的串行读取而造成“瓶颈”。相比之下，哈佛结构通过分离的存储和总线，能够实现指令和数据的同时读取，提高执行速度，特别适用于实时系统和嵌入式应用。 复杂指令集计算机CISC: CISC设计旨在通过丰富的指令集减少指令数量，从而提高处理效率。然而，这导致了指令格式不固定、寻址方式复杂、微代码使用等问题。尽管CISC允许向上兼容和简化编译器设计，但其较高的CPI（Cycle Per Instruction）意味着更复杂的指令可能导致更高的时钟周期数。 总结: 这篇资料深入浅出地讲解了ARM体系结构中的存储器和向量表，同时也介绍了计算机体系结构的基本原理，如冯·诺依曼结构和哈佛结构的差异，以及CISC的设计理念和优缺点。对于理解ARM处理器的工作原理以及其在嵌入式系统中的应用有着重要的指导意义。