ARM处理器7种工作模式

只看该作者 · 2017-4-12 09:35

一、ARM处理器7种工作模式（特权模式特权模式异常模式）

用户模式（USR）：正常程序执行模式，不能直接切换到其他模式
系统模式（SYS）：运行操作系统的特权任务，与用户模式类似，但具有可以直接切换到其他模式等特权
快中断模式（FIQ）：支持高速数据传输及通道处理，FIQ异常响应时进入此模式
中断模式（IRQ）：用于通用中断处理，IRQ异常响应时进入此模式
管理模式（SVC）：操作系统保护模式，系统复位和软件中断响应时进入此模式（由系统调用执行软中断SWI命令触发）
中止模式（ABT）：用于支持虚拟内存和/或存储器保护，在ARM7TDMI没有大用处
未定义模式（UND）：支持硬件协处理器的软件仿真，未定义指令异常响应时进入此模式

除用户模式外，其余6种工作模式都属于特权模式
   特权模式中除了系统模式以外的其余5种模式称为异常模式
   大多数程序运行于用户模式
   进入特权模式是为了处理中断、异常、或者访问被保护的系统资源

硬件权限级别：系统模式 > 异常模式 > 用户模式

快中断与慢中断区别：快中断处理时禁止中断
二、异常的优先级



三、存储器格式

大端格式：高字节在低地址，低字节在高地址
小端格式：高字节在高地址，低字节在低地址

四、ARM体系的CPU有两种工作状态

ARM状态
THumb状态

五、Linux操作系统与ARM工作模式
首先，ARM开发板在刚上电或复位后都会首先进入SVC即管理模式，此时、程序计数器R15-PC值会被赋为0x0000 0000；bootloader就是在此模式下，位于0x0000 0000的NOR FLASH或SRAM中装载的，因此、开机或重启后bootloader会被首先执行。
   接着，bootloader引导Linux内核，此时、Linux内核一样运行在ARM的SVC即管理模式下；当内核启动完毕、准备进入用户态init进程时，内核将ARM的当前程序状态CPSR寄存器M[4:0]设置为10000、进而用户态程序只能运行在ARM的用户模式。
   由于ARM用户模式下对资源的访问受限，因此、可以达到保护Linux操作系统内核的目的。
   需要强调的是：Linux内核态是从ARM的SVC即管理模式下启动的，但在某些情况下、如：硬件中断、程序异常（被动）等情况下进入ARM的其他特权模式，这时仍然可以进入内核态（因为就是可以操作内核了）；同样，Linux用户态是从ARM用户模式启动的，但当进入ARM系统模式时、仍然可以操作Linux用户态程序（进入用户态，如init进程的启动过程）。
   即：Linux内核从ARM的SVC模式下启动，但内核态不仅仅指ARM的SVC模式（还包括可以访问内核空间的所有ARM模式）；Linux用户程序从ARM的用户模式启动，但用户态不仅仅指ARM的用户模式。

参考文献：

ARM7的工作模式

ARM体系的7种工作模式

Linux操作系统与ARM工作模式

ARM工作模式

uboot初始化中,为何要设置CPU为SVC模式而不是设置为其他模式

只看该作者 · 2017-4-12 11:37

开机或重启后bootloader会被首先执行

只看该作者 · 2017-4-12 12:05

wahahaheihei 发表于 2017-4-12 11:37
开机或重启后bootloader会被首先执行

开机或重启后 bootrom最先执行，其次才是BootLoader

只看该作者 · 2017-4-12 17:03

feelhyq 发表于 2017-4-12 12:05
开机或重启后 bootrom最先执行，其次才是BootLoader

bootrom是什么，跟那个BootLoader还不一回事？

只看该作者 · 2017-4-13 11:54

wahahaheihei 发表于 2017-4-12 17:03
bootrom是什么，跟那个BootLoader还不一回事？

举个简单的例子，STM32 boot0,boot1的值不一样会导致程序从不同的地方去执行代码，判断boot0,boot1的数值肯定是有一段代码去判断的。这段代码芯片厂商会永远的固化在芯片里面。再举个例子，通过USB进行对STM32下载程序的时候，芯片内部肯定也有代码去接收从PC段USB助手发过来的数据，然后写进片内flash。说明STM32的bootrom肯定包含了USB接收程序。说白了 bootrom就是芯片厂商固化的一段最开始运行代码，是个黑盒，不会给用户看到。