ARM7体系结构专业讲堂(ppt 76页).ppt

1、第三章ARM7体系结构，第三章目录， 1 .概要2.ARM7TDMI 3.ARM7TDMI的模块和内部方框图4 .直接支持体系结构的数据类型5 .处理器状态6 .处理器模式7 .内部寄存器8 .程序状态寄存器9 .异常10 .中断延迟11 .重置12 O 13 .地址方式概要14.ARM7指令概要15 .协处理器接口16 .调试接口概要17.ETM接口概要，第3章目录， 1.ARM体系结构2.ARM7TDMI 3.ARM7TDMI的模块和内部方框图4 .直接支持体系结构的数据类型5 .处理器状态6 .处理器模式7 .内部寄存器8 .程序状态寄存器9 .异常10 .中断延迟10 O 13 .寻址

2、方法概述14.ARM7指令概述15 .协处理器接口16 .调试接口概述17.ETM接口概述，3.1 ARM概述，ARM体系结构，ARM经典RISC特征：3.1 ARM概述，ARM体系结构第3章目录，1 .概要2.ARM7TDMI 3.ARM7TDMI的模块和内部框图4 .直接支持体系结构的数据类型5 .处理器状态6 9.异常10 .中断延迟11 .重置12 .内存和内存映射I/O 13 .寻址方式概要14.ARM7指令概要15 .协处理器接口16 .调试接口概要17.ETM接口概要、3.2 ARM7TDMI、概要、ARM有广泛的应用程序，其中最显着的应用程序是de 注意：“ARM核心”不是芯片

3、。 ARM核心可以与RAM、ROM、芯片上外围设备等其他部件组合构成真实的芯片。3.2 ARM7TDMI，首先，ARM7TDMI支持32位地址范围，补偿了ARM6无法在5V以下的电源电压下工作的不足。 ARM7TDMI后缀的含义是：3.2 ARM7TDMI、概述、ARM7TDMI处理器是ARM通用32位微处理器家族的成员之一。 它可以提供卓越的性能，但功耗低，使用的门数也少。 这是缩小指令集纠正算法(RISC )，其远比复杂指令集纠正算法(CISC )简单。 这样的简化，实现了高指令吞吐量的优异的实时中断响应小型、性价比高的处理器宏单元。 3.2 ARM7TDMI、三次流水线、ARM7TDMI

4、处理器使用流水线来提高处理器命令流的速度。 这使得能够同时执行多个操作，连续操作处理和存储器系统，并且提供0.9MIPS/MHz的命令执行速度。 ARM7TDMI的流水线分为3个阶段，分别是取回解码执行、3.2 ARM7TDMI、3段流水线、通常动作中，一边执行1个指令一边解码下一个指令，从存储器取出第3个指令。 这三个命令间的位置关系如下表所示：3.2 ARM7TDMI、内存访问、ARM7TDMI处理器使用冯诺伊曼(Von Neumann )结构，命令与数据共享1条32位总线。 只有装载、存储和交换命令才能访问存储中的数据。 数据可以是字节(8位)、半字(16位)或字(32位)。 3.2 A

5、RM7TDMI、内存访问、计算机结构说明：“手机诺伊曼”结构：将代码作为特殊数据操作，指令总线、数据总线及其存储区域统一的硬件结构：指令总线、数据总线及其存储区域分开独立。 3.2 ARM7TDMI、存储访问和ARM7TDMI处理器的存储接口提供了潜在性能，从而减少了存储使用量。 在速度严格的控制信号中使用流水线，以标准的低功耗逻辑实现系统控制功能。 ARM7TDMI处理器的内存周期有四种基本类型：内部周期；非连续周期；连续周期；协处理寄存器的传输周期。、第3章目录、1 .前言2.ARM7TDMI 3.ARM7TDMI的模块和内部方框图4 .体系结构直接支持的数据类型5 .处理器状态6 .处理

6、器模式7 .内部寄存器8 .程序状态寄存器9 .异常10 .中断延迟O 13 .寻址方法概述14.ARM7指令概述15 .协处理器接口16 .调试接口概述17.ETM接口概述3.3 ARM7TDMI模块和内核框图、 ARM7TDMI内核框图、地址寄存器、寄存器组31*32位寄存器(6状态寄存器)、地址增量、乘法器、桶形移位器、32位ALU ADDR31:0、CLK、CLEN、cfgbb LOCK，WRITE，SIZE1:0， prot RDATA31:0、扫描调试控制、3.3 ARM7TDMI模块和内核框图、ARM7TDMI功能框图、LPC2378功能框图、第3章目录， 1 .概要2.ARM7

7、TDMI 3.ARM7TDMI的模块和内部框图4 .直接支持体系结构的数据类型5 .处理器状态6 .处理器模式7 .内部寄存器8 .程序状态寄存器9 .异常10 .中断延迟11 .重置12 O 13 .寻址方法概述14.ARM7指令概述15 .协处理器接口16 .调试接口概述17.ETM接口概述、3.4体系结构直接支持的数据类型、体系结构直接支持的数据类型。 ARM处理器将字节8比特半字16比特(需要被分配以占用2字节)字32 (需要被分配以占用4字节)，在该架构直接支持的数据类型中，注意： V4版本之后的ARM结构是这3个字节如果仅前一字节和字的数据类型被定义为无符号类型，则n位数据值表示范

8、围为02N-1的非负整数，如果数据类型被定义为有符号类型，则n位数据值表示范围为-2N-1 2N-1-1 3.4所有数据操作(如体系结构直接支持的数据类型、体系结构直接支持的数据类型、注意： ADD等)都是以单词为单位进行的加载和保存命令可以操作字节、半字和字。 加载字节或半字时自动实现零扩展或符号扩展ARM指令的长度正好是一个字(分配占用4字节)，Thumb指令的长度正好是半个字(占用2字节)。 3.4体系结构直接支持的数据类型，第三章目录， 1 .概要2.ARM7TDMI 3.ARM7TDMI的模块和内部方框图4 .直接支持体系结构的数据类型5 .处理器状态6 .处理器模式7 .内部寄存器

9、8 .程序状态寄存器9 .异常10 .中断延迟11 .重置12 O 13 .寻址方法概述14.ARM7命令概述15 .协处理器接口16 .调试接口概述17.ETM接口概述、3.5处理器状态、处理器状态、ARM7TDMI根据ARM7TDMI在ARM状态在该状态下，有执行字方式的ARM指令的状态和执行字方式的ARM指令的状态这两种动作状态的Thumb状态： 16位，在该状态下执行半字方式的Thumb指令。 中的组合图层性质变更选项。 切换两种状态不会影响处理程序模式或发射器的内容。3.5使用处理器状态、处理器状态、BX指令，将ARM7TDMI内核的工作状态在ARM状态与Thumb状态之间切换(详细

10、请参照第4章)，程序如下。， 从Arm状态切换到Thumb状态的LDR R0，=Lable 1 BX R0； 从Thumb状态切换为ARM状态的LDR R0、=Lable BX R0、地址最低位的位表示切换为1、Thumb状态，地址最低位的位表示切换为0、ARM状态，、， 1 .概要2.ARM7TDMI 3.ARM7TDMI的模块和内部方框图4 .直接支持体系结构的数据类型5 .处理器状态6 .处理器模式7 .内部寄存器8 .程序状态寄存器9 .异常10 .中断延迟11 .复位11 O 13 .寻址方法概述14.ARM7指令概述15 .协处理器接口16 .调试接口概述17.ETM接口概述、3.

11、6处理器模式、概述、ARM体系结构支持7种此类优点包括：操作系统ARM7TDMI完全支持这七种模式。3.6处理器模式、处理器模式、3.6处理器模式、特权模式、用户模式以外的模式是特权模式。 ARM内部寄存器和某些芯片上外围设备在硬件设置修订中，只能在特权模式下访问(或者可选地允许)。 另外，特权模式能够自由切换处理器模式，但用户模式不能直接切换到其它模式。3.6处理器模式、异常模式、5个模式称为异常模式。 它们可以通过程序的切换来访问，也可以通过特定的异常来访问。 发生特定异常时，处理程序进入适当的模式。 每种异常模式都有几个独立的发射器，以避免异常结束时用户模式的状态不可靠。3.6处理器模式

12、、用户和系统模式、两种模式都不能进入异常状态，使用完全相同的发射机组。 系统模式是特权模式，不限于用户模式。 操作系统在此模式下访问用户模式的发射机很方便，有些操作系统的特权任务可以访问使用此模式控制的资源， 模式切换示例用户模式equ0x 10 fiqmodeequ0x 11 irqmodeequ0x 12 svcmodeequ0x 13 abortmodeequ0x 17 undefmodeequ0x1bmodemaskequ0x1fnointequ0x c0mrsr 取消模式ldr sp，=取消堆栈或r1，r0，#启动模式，cpsr _ cxsf，r1。 AbortMode ldr sp

13、，=AbortStack，第3章目录，1 .概要2.ARM7TDMI 3.ARM7TDMI的模块和内部框图4 .体系结构直接支持的数据类型5 .处理器状态6 .处理器模式7 .内部寄存器8。 9 .异常10 .中断延迟11 .复位12 .存储器和存储器映射I/O 13 .地址方式概要14.ARM7指令概要15 .协处理器接口16 .调试接口概要17.ETM接口概要、3.7内部寄存器、概要、arr 、ARM状态的各模式下的寄存器、ARM状态的各模式下的寄存器、所有的37个寄存器分为31个通用32位寄存器和31个通用32位寄存器这2种的6个状态寄存器。 另外，在ARM状态的各模式下可以访问的寄存器

14、、一般的通用寄存器、汇编语言中，寄存器R0R13是存储数据及地址值的通用寄存器。 它们是完全通用的发射器，也可用于使用通用发射器的指令，而不会被体系结构用作特殊用途。 R0R7未分组的发射器(即，在任何处理器模式下)支持相同的32位物理发射器。 是一般的通用寄存器，寄存器R8R14是数据包寄存器。 所述相应的物理寄存器取决于当前的处理器模式，并且允许使用多数所有的通用寄存器的指令包寄存器、通用寄存器、寄存器r 8到R8R12具有两个包的物理寄存器。 一个用于除FIQ模式以外的所有发射机模式，另一个用于FIQ模式。 因此在产生FIQ中断之后，可以加快FIQ的处理速度。一般的通用寄存器、寄存器R1

15、3、R14分别具有6分组的物理寄存器。 一个用于用户和系统模式，其侑预5个分别用于5个异常模式。 栈指针寄存器R13(SP )、寄存器R13总是为栈指针(SP )。 在ARM指令集中，虽然没有特别使用R13的指令和其他功能，但习惯性地使用。 但是，Thumb命令集中存在使用R13的命令。 链路寄存器R14(LR )、和R14是链路寄存器(LR )，在结构上有两种特殊功能：在每种模式中，当发生模式本身的R14版本被用于存储子例程的返回地址的异常时，对应于R14的异常模式。3.7内部发射机、R14发射机和子程序调用、MOV PC、LR、R14 (地址a )、1 .在程序a的执行中调用程序b。操作流程、2 .程序跳到标签Lable，执行程序b。 同时，硬件将“BL Lable”命令的下一个命令所在的地址保存到R14中，3 .程序b最后执行，将R14寄存器的内容放入PC，返回程序a。 3.7内部寄存器、R14寄存器发生异常时，程序跳转到异常服务程序，返回地址的处理与子程序调用类似，全部在硬件中进行。 不同之处在于，有些例外有小常数的偏移。 发生3.7内部寄存器、R14寄存器注意点、异常嵌套时，这些异常之间可能发生冲突。 例如，如果在用户模式下运行程序时发生IRQ中断，则用户模式寄存器不会被破坏。 但是，如果允许在IRQ模式下的中断处理器重新使能IRQ中断并且出现嵌套IRQ中断，则外部