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ARM体系CPU的工作模式有哪些?有什么不同?

2024-04-17 16:49
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ARM CPU是一款广泛应用的微处理器架构,凭借着灵活的工作模式设计,在各种应用场景等发挥出色的性能,然而对工程师来说,如何正确了解其工作模式是个学习难点,本文将重点介绍ARM体系CPU的七种工作模式,以及这些模式的主要用途,希望对小伙伴们有所帮助。

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1、用户模式(Usr)

用户模式是ARM CPU的常规执行模式,用于执行用户程序。在此模式下,CPU的权限受到一定的限制,无法直接访问一些受保护的资源或执行特权指令。这种设计可以提高系统的安全性,防止用户程序对系统造成破坏;

2、快速中断模式(FIQ)

快速中断模式主要用于高速数据传输和实时性要求较高的中断处理。当系统需要快速响应某个中断事件时,CPU会切换到FIQ模式,以便迅速完成数据传输或中断处理任务。由于FIQ模式的优先级较高,它通常用于处理那些对时间要求非常严格的任务;

3、外部中断模式(IRQ)

外部中断模式用于通常的中断处理,当外部设备发出中断请求时,CPU将切换到IRQ模式,执行相应的中断处理程序。与FIQ模式相比,IRQ模式的优先级较低,但可处理更广泛的中断事件,满足大多数应用场景的需求;

4、管理模式(Svc)

管理模式是操作系统的保护模式,在该模式,CPU具有更高的权限,可执行一些特权指令,如访问受保护的内存区或修改系统状态,操作系统通常会在Svc模式下执行关键人物,如任务调度、内存管理等;

5、数据访问终止模式(Abt)

当数据或指令预取终止时,CPU将进入数据访问终止模式,该模式通常用于处理虚拟存储和存储保护相关的围绕,如当CPU试图访问一个无效的内存地址时,它会触发一个数据访问终止异常,并进入Abt模式。在Abt模式下,系统可以执行相应的异常处理程序,如重新映射内存地址或记录错误信息;

6、系统模式(Sys)

系统模式是运行具有特权的操作系统任务的场所。在这个模式下,CPU可以执行一些系统级的操作,如配置硬件、管理资源等。系统模式通常用于实现一些底层的服务和功能,以确保操作系统的正常运行;

7、未定义指令中止模式(Und)

当CPU执行未定义的指令时,会进入未定义指令中止模式。这种模式主要用于支持硬件和调试功能。例如,在开发过程中,开发人员可能会故意执行一些未定义的指令来触发Und模式,以便观察和分析系统的行为。此外,一些特殊的硬件设备也可能通过发送未定义指令来与CPU进行通信或触发特定的操作。

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