ARM微型处理器
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RISC架构
RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算）是一种处理器架构，其设计的目标是通过减少指令集的复杂性和数量来提高处理器性能和执行效率。与CISC（Complex Instruction Set Computing，复杂指令集计算）相比，RISC处理器具有更短的指令时钟周期、更快的处理速度和更低的功耗消耗。
RISC处理器的特点包括：
- 指令集精简：RISC处理器只包含一小组简单的指令集，每个指令都可以在一个时钟周期内执行完成。这使得处理器更容易设计和实现，并且可以提高指令执行的效率。
- 硬件优化：RISC处理器通常使用更大的寄存器文件和更多的寄存器，以减少对内存的访问次数和提高数据传输速度。此外，RISC处理器还采用了流水线技术、乱序执行和分支预测等硬件优化技术，以提高指令执行的吞吐量和性能。
- 编译器优化：由于RISC指令集的简洁性，编译器可以更容易地生成高效的机器码，并且可以利用硬件优化技术进一步优化代码执行效率。
RISC处理器广泛应用于嵌入式系统、移动设备和高性能计算机等领域，如ARM、MIPS和PowerPC等都是RISC处理器的代表。然而，在某些特定的应用场景下，CISC处理器也能提供更好的性能和效率，例如在图形处理或大规模数据处理中。
ARM体系架构
ARM微处理器是一种基于RISC架构的处理器，广泛用于移动设备、嵌入式系统和低功耗应用等领域。ARM微处理器具有低功耗、高性能、可扩展性、易开发、多核处理和安全保护等特点，是移动设备、嵌入式系统和低功耗应用等领域的首选处理器。
特点：
- 体积小、低功耗、低成本、高性能。
- 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集。Thumb指令集为ARM指令集的子集，可节省30%~40%的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。
- 大量使用寄存器，指令执行速度更快。
ARM处理器共有37个寄存器 31个通用寄存器、6个状态寄存器。
ARM微处理器的运行模式
ARM 微处理器的 7 种运行模式如下：
- User Mode（用户模式）：在该模式下，处理器提供了对一般应用程序的完整支持。这是默认的初始模式。
- FIQ Mode（快速中断模式）：当一个快速中断请求被触发时，处理器会自动进入该模式。在该模式下，CPU 可以响应高优先级的快速中断服务请求。
- IRQ Mode（普通中断模式）：当一个普通中断请求被触发时，处理器会自动进入该模式。在该模式下，CPU 可以响应低优先级的普通中断服务请求。
- Supervisor Mode（管理模式）：当处理器需要执行特权指令或访问受保护的资源时，会自动进入该模式。在该模式下，CPU 可以执行所有的指令，并且可以访问系统资源。
- Abort Mode（异常模式）：当处理器遇到未知的内存错误或地址越界错误等异常情况时，会自动进入该模式。在该模式下，CPU 可以执行一些错误处理代码，但无法恢复出错的状态。
- Undefined Mode（未定义指令模式）：当处理器遇到未识别的指令或指令序列时，会自动进入该模式。在该模式下，CPU 可以执行一些用于错误处理的代码。
- System Mode（系统模式）：该模式是一种特殊的特权模式，它比其他特权模式提供更高的权限。在该模式下，CPU 可以执行所有指令并可以访问所有资源。通常情况下只有操作系统内核才能运行在该模式下。
ARM基本指令
| 类型 | 指令 | 描述 |
|---|---|---|
| 数据传输指令 | MOV | 将一个操作数的值传送到另一个操作数 |
| LDR/STR | 从内存中加载或存储数据 | |
| PUSH/POP | 压入和弹出栈元素 | |
| 算术运算指令 | ADD/SUB | 加法或减法 |
| MUL/MLA | 乘法或带进位乘法 | |
| SDIV/UDIV | 有符号或无符号整数除法 | |
| 逻辑运算指令 | AND/ORR | 与或 |
| EOR/BIC | 异或和清除 | |
| 控制流指令 | B/BL | 分支跳转 |
| CMP/CMN | 比较 | |
| BEQ/BNE/BGT/BGE/BLT/BLE | 条件分支 | |
| BX | 切换到另一个程序集 | |
| 特殊指令 | SWI | 触发软件中断 |
这些指令是ARM处理器上最常见的指令之一。它们可以用于编写各种类型的应用程序，并且在许多不同的编程语言中都被广泛使用。
原文发布于 CSDN