嵌入式系统ARM的通用bootloader的设计与实现 第3页
如下特点：－ 采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有2～3种。
－ 使用单周期指令，便于流水线操作执行。
－ 大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/ 存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。
ARM主要使用32位的RISC指令，但是指令代码利用率低，ARM为了弥补此不足，在新型ARM构架（V4T版本以上）定义了16位的Thumb指令集。Thumb指令集比通常的8位和16位RISC/CISC处理器具有更好的代码密度，而芯片面积只增加6％，可使程序存储器更小。
另外，为了毕业论文
http://www.Lwfree.cn加速通信和多媒体中有关数字信号的处理，ARM处理器在RISC的基础上增加了许多原属DSP核中的关键部件。双核协同工作，各用所长，有效地提高了数据处理能力核传输速度，但是RISC+DSP分立的双核结构存在两核之间互相通信的困难和分别编程的麻烦，为此发展了两核融合在一起的单核结构，同时将指令集也合二为一，简化编程提高效率，将CPU提升到可快速运算多媒体的算法，实现许多音视频的解码功能。
1.2.2 低功耗
由于ARM架构的处理器主要用于手持式嵌入式系统之中，因此ARM构架在设计中十分注意低电压、低功耗这一点，因而在手持式嵌入式系统得到广泛的应用。ARM架构的设计采用了以下一些措施：
－ 降低电源电压
－ 减少门的翻转次数，当某个功能电路不需要时，禁止门翻转
－ 减少门的数目，即降低芯片的集成度
－ 降低时钟频率
ARM还其他采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积：
－ 所有的指令都可以根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率；
－ 可用加载/存储指本文来自辣文|论文网令批量传输数据，以提高数据的传输效率；
－ 可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理；
－ 在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率；
ARM的低功耗，使得ARM在专门针对嵌入式系统的处理器市场中始终处于有利的地位。一组典型数据是：对于ARM7系列处理器，当核电压是3.3V时，每MHz，其功耗只为1.1mW。第二章 ARM体系结构介绍
在介绍具体的ARM Bootloader的实现之前，首先介绍一下ARM的体系结构，因为Bootloader是与处理器芯片紧密相连的。为了更好的在后面篇幅中介绍实现，先简单介绍相关的体系结构以及相关指令集。
2.1 ARM core描述
尽管本本文实现主要涉及软件上的开发，但是软件上代码的实现更多的都涉及芯片构架，因此在这里简要介绍一下一般ARM core构架。
下图所示的是ARM构架图。它由32位ALU、若干个32位通用寄存器以及状态寄存器、32×8位乘法器、32×32位桶形移位寄存器、指令译码以及控制逻辑、指令流水线和数据/地址寄存器组成。
1． ALU：它有两个操作数锁存器、加法器、逻辑功能、结果以及零检测逻辑构成。
2． 桶形移位寄存器：ARM采用了32×32位的桶形移位寄存器，这样可以使在左移/右移n位、环移n位和算术右移n位等都可以一次完成。
3． 高速乘法器：乘法器一般采用“加一移位”的方法来实现乘法。ARM为了提高运算速度，则采用两位乘法的方法，根据乘数的2位来实现“加一移位”运算 ；ARM高速乘法器采用32×8位的结构，这样，可以降低集成度（其相应芯片面积不到并行乘法器的1/3）。
4． 浮点部件：浮点部件是作为选件供ARM构架使用。FPA10浮点加速器是作为协处理方式与ARM相连，并通过协处理指令的解释来执行。
5． 控制器：ARM的控制器采用的是硬接线的可编程逻辑阵列PLA。
6． 寄存器：具体的介绍参考下节的相关介绍。
不同的ARM core可能还有所不同。因此，图2.1[7]描述的仅仅针对一般而言。
图 2.1 ARM构架图
2.2 编程模型介绍
对于ARM编程，需要了解的一下几个方面：
2.2.1 ARM毕业论文
http://www.Lwfree.cn处理器模式
ARM处理器共有7种运行模式，如表2.1[6]所示：
处理器模式 处理器模式描述
用户模式（User，usr） 正常程序执行的模式
快速中断模式（FIQ，fiq） 用于高速数据传输和通道处理
普通中断模式（IRQ，irq） 用于通常的中断处理
监管模式（Supervisor，svc） 供操作系统使用的一种保护模式
数据访问中止模式（Abort，abt） 用于虚拟存储及存储保护
未定义指令中止模式（Undefined，und） 用于支持通过软件方针硬件的协处理器
系统模式（System，sys） 用于运行特权级的操作系统任务
表格 2.1
除了用户模式之外的其他6种处理器模式称为特权模式（Privileged Modes）。在这些模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意地进行处理器模式的切换。其中，除系统模式外，其他5种特权模式又称为异常模式。
处理器模式可以通过软件控制进行切换，也可以通过外部中断或异常处理过程进行切换。大多数的用户程序运行在用户模式下，这时，应用程序不能够访问一些受操作系统保护的系统资源，应用程序也不能直接进行处理器模式的切换。当需要进行处理器模式的切换时，应用程序可以产生异常处理，在异常处理过程中进行模式的切换。这种体系结构可以使操作系统控制整个系统的资源。
当应用程序发生异常中断时，处理器进入相应的异常模式。在每一种异常模式中都有一组寄存器，供相应的异常处理程序使用，这样就可以保证在进入异常模式时，用户模式下的寄存器（保证了程序运行状态）不被破坏。
系统模式并不是通过异常过程进入的，它和用户模式具有完全一样的寄存器。但是系统模式属于特权模式，可以访问所有的系统资源，也可以直接进行处理器模式的切换。它主要供操作系统任务使用。通常操作系统的任务需要访问所有的系统资源，同时该任务仍然使用用户模式下的寄存器组，而不是使用异常模式下相应的寄存器组，这样可以保证当异常中断发生时任务状态不被破坏[6]。
2.2.2 ARM寄存本文来自辣|文|论|文|网器组介绍
ARM处理器一般共有37个寄存器，其中包括[5]：
31个通用寄存器，包括程序计数器（PC）在内，这些寄存器都是32位寄存器；
6个状态寄存器，这些寄存器也是32位寄存器；
上一节已经说过，ARM处理器共有7种不同的处理器模式，在每一种处理器模式中有一组相应的寄存器。任意时刻（也就是任意的处理器模式下），可见的寄存器包括15个通用
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