姓名:张硕 学院:电子工程学院 学号:19020100006
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嵌牛导读:本文主要介绍了arm的特点
嵌牛鼻子:ARM、嵌入式
嵌牛提问:ARM的寻址方式有哪些?
嵌牛正文:
ARM的特点
ARM采用RISC架构,CPU本身不能直接读取内存(需要借助内部寄存器对外部内容进行读取。当要改变外部内存中的数据时,首先需要将外部内存中的数暂时读到内部寄存器并进行改写,再重新放回到外部内存中)。
冯诺依曼结构与哈佛结构
程序和数据都放在内存中,且不彼此分离的结构称为冯诺依曼结构。譬如Intel的CPU均采用冯诺依曼结构
程序和数据分开单独放在不同的内存块中,彼此完全分离的结构称为哈佛结构。譬如大部分单片机采用哈佛结构。
对比:冯诺依曼结构中程序和数据不区分的放在一起,因此安全和稳定性是个问题,好处是处理起来简单。
哈佛结构中程序(一般放在ROM、flash中)和数据(一般放在RAM中)独立分开存放,因此好处是安全和稳定性高,缺点是软件处理复杂一些(需要统一规划链接地址等)
内存与外存
内存 外存
内部存储器 外部存储器
用来运行程序 用来存储东西
RAM ROM
DRAM SRAM DDR 硬盘 Flash Nand iNand U盘
CPU连接内存和外存的连接方式不同。
内存需要直接地址访问,所以是通过地址总线&数据总线的总线式访问方式连接的(好处是直接访问,随机访问;坏处是占用CPU的地址空间,大小受限)
外存是通过CPU的外存接口来连接接口来连接的(好处是不占用CPU的地址空间,坏处是访问速度没有总线式快,访问时序较复杂)
SoC常用外存:
NorFlash
NandFlash
eMMC/iNand/moviNand
oneNAND
SD卡/TF卡/MMC卡
eSSD
S5PV210的启动过程
内存:
SRAM 静态内存 特点就是容量小、价格高,优点是不需要软件初始化直接上电就能用
DRAM 动态内存 特点就是容量大、价格低,缺点是上电后不能直接使用,需要软件初始化后才可以使用。
单片机:内存需求量小,而且希望开发尽量简单,适合全部用SRAM
嵌入式系统:内存需求量大,而且没有NorFlash等可启动介质
PC机:内存需求量大,而且软件复杂,不在乎DRAM的初始化开销,适合全部用DRAM
外存:
NorFlash:特点是容量小,价格高,优点是可以和CPU直接总线式相连,CPU上电后可以直接读取,所以一般用作启动介质
NandFlash(跟硬盘一样):特点是容量大,价格低,缺点是不能总线式访问,也就是说不能上电CPU直接读取,需要CPU先运行一些初始化软件,然后通过时序接口读写。
一般PC机:很小容量的BIOS(NorFlash)+很大容量的硬盘(类似于NandFlash)+大容量的DRAM
一般的单片机:很小容量的NorFlash+很小容量的SRAM
嵌入式系统:因为NorFlash很贵,所以现在很多嵌入式系统直接用:
外接的大容量Nand +外接大容量DRAM+SoC内置SRAM
S5PV210启动方式:外接的大容量Nand +外接大容量DRAM+SoC内置SRAM
实际上S5PV210的启动过程:210内置了一块96KB大小的SRAM(叫iRAM),同时还有一块内置的64KB大小的NorFlash(叫iROM)。
ARM的7种工作模式
模式 详情
User 非特权模式,大部分任务执行在这种模式
FIQ 当一个高优先级(fast)中断产生时将会进入到这种模式
IRQ 当一个低优先级(normal)中断产生时将会进入这种模式
SVC 当复位或软中断指令执行时将会进入到这种模式
Abort 当存取异常时将会进入这种模式
Undef 当执行未定义指令时会进入这种模式
System 使用和User模式相同寄存器集的特权模式
CPU是硬件,OS是软件,软件的设计要依赖硬件的特性,硬件的设计要考虑软件需要,便于实现软件特性。
ARM汇编指令集
ARM采用RISC架构,CPU本身不能直接读取内存,需要借助内部寄存器对外部内容进行读取。当要改变外部内存中的数据时,首先需要将外部内存中的数暂时读到内部寄存器并进行改写,再重新放回到外部内存中。
ldr(load register):指令将内存内容加载入通用寄存器。
str(store register):指令将寄存器内容存入内存空间中。
ldr/str组合用来实现ARM CPU和内存数据交换。
8种寻址方式
寻址方式 汇编写法 具体解释
寄存器寻址 mov r1,r2 将r2中的内容运送到r1中
立即寻址 mov r0,#0xFF00 将#后的16进制数直接放到r0中
寄存器移位寻址 mov r0,r1,lsl #3 将r1左移3位放到r0中
寄存器间接寻址 ldr r1,[r2] [r2]表示一个内存地址,把该内存地址中的值赋给r1
基址变址寻址 ldr r1,[r2,#4] [r2]的地址加上4的地址,把该地址的内容赋给r1
多寄存器寻址 ldmia r1!,{r2-r7,r12} 与上述类似,只不过放在堆栈中
堆栈 stmfd sp!,{r2-r7,lr} 与上述类似,只不过放在堆栈中
相对寻址 beq flag :flag:标号用于标记标号后面那句指令的地址,常用来表示入口点,函数名就是一个标号,C语言中的goto就可以跳转到一个标号,在ARM汇编中用指令b flag:就可以跳转到flag:对应的标号处执行,和beq flag:是一样的,其原理是相对于PC程序位置寄存器做一个偏移。