ARM微處理器的編程模型之：處理器工作模式

3.2 處理器工作模式

ARM處理器共有7種工作模式，如表3.1所示

表3.1 ARM處理器的工作模式

處理器工作模式

簡(jiǎn) 寫(xiě)

描 述

用戶(hù)模式（User）

usr

正常程序執(zhí)行模式，大部分任務(wù)執(zhí)行在這種模式下

快速中斷模式（FIQ）

fiq

當(dāng)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)（fast）中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式，一般用于高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理

外部中斷模式（IRQ）

irq

當(dāng)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)（normal）中斷產(chǎn)生時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式，一般用于通常的中斷處理

特權(quán)模式（Supervisor）

svc

當(dāng)復(fù)位或軟中斷指令執(zhí)行時(shí)進(jìn)入這種模式，是一種供操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式

數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)中止模式（Abort）

abt

當(dāng)存取異常時(shí)將會(huì)進(jìn)入這種模式，用于虛擬存儲(chǔ)或存儲(chǔ)保護(hù)

未定義指令中止模式（Undef）

und

當(dāng)執(zhí)行未定義指令時(shí)進(jìn)入這種模式，有時(shí)用于通過(guò)軟件仿真協(xié)處理器硬件的工作方式

系統(tǒng)模式（System）

sys

使用和User模式相同寄存器集的模式，用于運(yùn)行特權(quán)級(jí)操作系統(tǒng)任務(wù)

除用戶(hù)模式外的其他6種處理器模式稱(chēng)為特權(quán)模式（Privileged Modes）。在這些模式下，程序可以訪(fǎng)問(wèn)所有的系統(tǒng)資源，也可以任意地進(jìn)行處理器模式切換。其中的5種又稱(chēng)為異常模式，分別為：

· FIQ(Fast Interrupt reQuest)；

· IRQ(Interrupt request)；

· 管理（Supervisor）；

· 中止（Abort）；

· 未定義（Undefined）。

處理器模式可以通過(guò)軟件控制進(jìn)行切換，也可以通過(guò)外部中斷或異常處理過(guò)程進(jìn)行切換。

大多數(shù)的用戶(hù)程序運(yùn)行在用戶(hù)模式下。當(dāng)處理器工作在用戶(hù)模式時(shí)，應(yīng)用程序不能夠訪(fǎng)問(wèn)受操作系統(tǒng)保護(hù)的一些系統(tǒng)資源，應(yīng)用程序也不能直接進(jìn)行處理器模式切換。當(dāng)需要進(jìn)行處理器模式切換時(shí)，應(yīng)用程序可以產(chǎn)生異常處理，在異常處理過(guò)程中進(jìn)行處理器模式切換。這種體系結(jié)構(gòu)可以使操作系統(tǒng)控制整個(gè)系統(tǒng)資源的使用。

當(dāng)應(yīng)用程序發(fā)生異常中斷時(shí)，處理器進(jìn)入相應(yīng)的異常模式。在每一種異常模式中都有一組專(zhuān)用寄存器以供相應(yīng)的異常處理程序使用，這樣就可以保證在進(jìn)入異常模式時(shí)用戶(hù)模式下的寄存器（保存程序運(yùn)行狀態(tài)）不被破壞。

系統(tǒng)模式，不能有任何異常進(jìn)入。僅ARM體系結(jié)構(gòu)v4及以上版本有該模式。它和用戶(hù)模式具有完全相同的寄存器。但是系統(tǒng)模式屬于特權(quán)模式，可以訪(fǎng)問(wèn)所有的系統(tǒng)資源，也可以直接進(jìn)行處理器模式切換，它主要供操作系統(tǒng)任務(wù)使用。通常操作系統(tǒng)的任務(wù)需要訪(fǎng)問(wèn)所有的系統(tǒng)資源，同時(shí)該任務(wù)仍然使用用戶(hù)模式的寄存器組而不是異常模式下相應(yīng)的寄存器組，這樣可以保證當(dāng)異常中斷發(fā)生時(shí)任務(wù)狀態(tài)不被破壞。