arm知识基本

GCC 编译流程： 预取->编译->汇编->连接

        预取： 主要是一些宏定义的替换。

        编译： 主要是编译成汇编的代码。

        汇编： 主要是把汇编代码编译成二进制。

        连接：主要是将二进制的连接相关的函数变成二进制可执行的程序。

一 ARM 基础知识，arm架构一般是哈佛结构哈佛结构一般指令和数据是分开存放的，程序和数据在不同的存储空间中。

arm芯片对于浮点数运算：

            Linux默认是硬浮点运算的，硬浮点运算一般有对应的FPU（浮点运算器），而在一般的代码中有软浮点库中进行浮点运算（软浮点的运算效率比较低）

1.ARM 指令集

(1)ARM 指令集  (32bit)

(2)Thumb 指令集(16bit)

2.ARM 工作模式

U(usr)  S(sys)  A(abt)   U(udf)  F(fiq)  I(irq)  S(svc)  M(mon)

非特权模式: 不可以自己切换模式，也不可以访问一些特殊的协处理寄存器

usr 

特权模式  : 可以自己切换模式，也可以系统中特殊的寄存器资源 

除usr模式外，剩下的都是

异常模式  ： 程序在运行的时候，出现了突发情况，ARM核自动进入的模式

A(abt)  U(udf)  F(fiq)  I(irq)  S(svc)

arm 指令流水线：

        3级流水线：

            

        无论处理器处于何种状态，程序计数器R15(PC)总是指向“正在取指”的指令，而不是指向“正在执行”的指令或正在“译码”的指令。

人们一般会习惯性的将正在执行的指令作为参考点，即当前第1条指令。

所以，PC总是指向第3条指令，

或者说PC总是指向当前正在执行的指令地址再加2条指令的地址。

pc 总是指向：正在取址的这条指令。

3.ARM 寄存器资源

R0-R15  CPSR  SPSR

(1)R13 (sp) : 栈指针寄存器,用来栈的位置

(2)R14 (lr) : 连接寄存器，用来记录在代码跳转之前pc的值(目的:便于代码的返回 [lr -> pc])，记录返回时值。

(3)R15 (pc) : 程序计数器，用来记录CPU将要执行的指令所在的地址，

(4)CPSR     : CPU的状态寄存器

(5)SPSR     : 在异常发生的时候，用来记录异常之前CPSR的值

31 30  29  28                 7    6     5  4         0                            

--------------------------------------------------------

N | Z | C |V     ......... | I  |  F  | T   |  mode 

 -------------------------------------------------------

(1)N (negative)   : 它置1的时候，表示计算的结果为负数

(2)Z (zero)       : 它置1的时候，表示计算的结果为0 

(3)C (carry)      : 如果两个数做加法，产生了进位，则置1或两个数相减没有产生借位则置1， 否则置0

(4)V (overflower) : 符号位溢出，例如:两个正数相加结果为负数

   char a = 127;

   char b = 100;

   char c = a + b;

   if(a > b){

   }

(7)I(irq)          : 它置1的时候，表示禁用慢中断 ，0表示使能 

(6)F(fiq)          : 它置1的时候，表示禁用快中断 , 0表示使能 

(7)T(Thumb)        : 它置1的时候，表示ARM核在Thumb状态 ，0表示在ARM状态 

(8)mode            : 表示当前ARM核所在的模式             

总结:

(1)每种都共享的寄存器 

    r0-r7 , cpsr , pc 

(2)除了FIQ模式，其他模式共享 

    r8-r12 

(3)每种异常模式私有的寄存器

    r13 , r14 , spsr 

(4)每种模式最多可以拥有的寄存器

   r0-r15 , cpsr ,spsr  

4.ARM异常处理

(1)ARM 核自动做的事情

   [1]cpsr 保存到异常模式的 spsr 

   [2]修改cpsr

         [1]进入ARM状态

         [2]切换到异常模式

         [3]禁用中断

   [3]将pc的值保存到异常模式的LR寄存器

   [4]将pc的值设到异常向量表的相应位置

(2)程序员需要做的事情

   A.产生异常之前的准备工作

     [1]编写异常向量表(就是一块内存，这一块内存中存放的是跳转到异常处理函数的指令)

     [2]实现异常处理函数

     [3]告诉ARM核异常向量表基地址

    问题:异常向量表可以存放在哪里?

    回答:在Cortex-A系列之前的核，异常向量表可以存放在0x0000,0000 或 0xffff,0000,默认ARM核在0x0000,0000 

         地址寻找，我们可以通过CP15协处理器的C1寄存器来设置

         在Cortex-A系列之后，异常向量表可以存放在任何位置，取决于CP15的C12寄存器(只需要将异常向量表

         基地址写到cp15的c12寄存器)

   B.异常处理函数编写

     exception_handler:

        [1]将公用寄存器的值压栈保护

        [2]异常处理 

        [3]异常返回

            [1]恢复公用寄存器的值(出栈)

            [2]恢复cpsr (异常模式的spsr->cpsr)

            [3]恢复pc   (异常模式的lr  ->pc)