嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開發(fā)馬文華課后答案

第二章一.ARM處理器有什么特點(diǎn)？ARM處理器的三大特點(diǎn)是：耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集和合作伙伴眾多。1、體積小、低功耗、低成本、高性能；2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；5、尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高；6、指令長(zhǎng)度固定。二.ARM的那個(gè)寄存器作為PC使用？哪個(gè)作為L(zhǎng)R使用ARM的寄存器，全部共有37個(gè)32位長(zhǎng)的寄存器。但ARM核心同時(shí)最多只可以有18個(gè)同時(shí)執(zhí)行的寄存器：包含了16個(gè)通用寄存器和2個(gè)狀態(tài)寄存器，16個(gè)通用寄存器中包含了3個(gè)專用寄存器，R13、R14和R15。R13用作堆棧指針SPR15用做程序計(jì)數(shù)器PC，R14用做子程序寄存器LR。三.ARM有幾種運(yùn)行模式？那些具有特權(quán)？如何改變處理器的模式？ARM有7中工作模式：用戶模式、快速中斷模式、外部中斷模式、管理模式、數(shù)據(jù)訪問中止模式、未定義指令中止模式、系統(tǒng)模式。除了用戶模式以外，其余所有6種模式稱之為特權(quán)模式，權(quán)限比用戶模式高，其中特權(quán)模式中除去系統(tǒng)模式外的5種模式稱之為異常模式，常用于處理中斷或異常，以及需要訪問受保護(hù)的系統(tǒng)資源等情況。處理器模式可以通過控制進(jìn)行切換，也可以通過外部中斷或異常處理過程進(jìn)行切換。大多數(shù)的用戶程序運(yùn)行在用戶模式下，這時(shí)，應(yīng)用程序不能訪問一些受操作系統(tǒng)保護(hù)的系統(tǒng)，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，在異常處理中進(jìn)行處理器模式的切換。四.ARM有幾種異常？其異常處理方式和x86有什么不同？1）復(fù)位（Reset）異常（管理模式）；2）未定義指令（undefinedinstruction）異常（未定義模式）；3）軟件中斷（SWI）異常（管理模式）；4）指令預(yù)取中止（PrefechAbort）異常（中止模式）；5）數(shù)據(jù)訪問中止（DataAbort）（中止模式）；6）快速中斷請(qǐng)求（FIQ）（FIQ模式）；7）外部中斷請(qǐng)求（IRQ）（IRQ模式）。機(jī)制一樣:申請(qǐng)中斷、相應(yīng)中斷、中斷處理、中斷返回由于硬件不一樣，細(xì)節(jié)上有很大區(qū)別，比如ARM的中斷向量表：ARM:VectorsLDRPC,Reset_Addr;0x00000000復(fù)位LDRPC,Undef_Addr;0x00000004未定義異常LDRPC,SWI_Addr;0x00000008軟件中斷LDRPC,PAbt_Addr;0x0000000C預(yù)取指中止LDRPC,DAbt_Addr;0x00000010數(shù)據(jù)中止NOP;0x00000014保留;LDRPC,IRQ_AddrLDRPC,[PC,#-0x0FF0];0x00000018中斷LDRPC,FIQ_Addr;0x0000001C快速中斷X86：偏移量與段地址結(jié)合的方式五.試比較ARM和x86的I/O尋址方式有什么不同？ARM：立即數(shù)尋址：操作數(shù)本身直接在指令中給出，取出指令也就獲得了操作數(shù)，這個(gè)操作數(shù)也是稱為立即數(shù)。寄存器的值為操作數(shù)。ARM指令普遍采用此種尋址方式。寄存器偏移尋址：寄存器偏移尋址是ARM指令集特有的尋址方式。當(dāng)?shù)诙鲾?shù)是寄存器偏移方式時(shí)，第二寄存器操作數(shù)在與第一操作數(shù)結(jié)合之前，選擇進(jìn)行移位操作。寄存器尋址：第二操作數(shù)的移位位數(shù)可以用立即數(shù)方式或者寄存器方式給出。寄存器間接尋址：寄存器中的值為操作數(shù)的物理地址，而實(shí)際的操作數(shù)存放在存儲(chǔ)器中?；芳悠穼ぶ罚簩⒓拇嫫鞯闹蹬c指令中給出的偏移地址址量相加，所得結(jié)果作為操作數(shù)的物理地址。堆棧尋址：堆棧尋址用于數(shù)據(jù)棧與寄存器組之間批量數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)數(shù)據(jù)寫好和讀出存的順序不同時(shí)，使用堆棧尋址可以很好的解決這個(gè)問題。X86：立即數(shù)尋址：操作數(shù)包含在指令中，它作為指令的一部分，跟在操作碼后存放在代碼段。寄存器尋址：操作數(shù)存放在CUP的部寄存器中。直接尋址方式：操作數(shù)的存儲(chǔ)器中，指令中直接包含有操作數(shù)的有效地址，默認(rèn)的段地址在DS段寄存器。寄存器間接尋址：操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，操作數(shù)的有效地址在基址寄存器BX、BP或變址寄存器SI、DI中?？墒褂枚纬角熬Y改變。寄存器相對(duì)尋址：操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，操作數(shù)有效地址是一個(gè)基址寄存器BX、BP或變址寄存器SI、DI的容加上指令中給出的位置量之和。相對(duì)基址變址尋址：操作數(shù)在存儲(chǔ)器中，操作數(shù)的有效地址由基址寄存器的容與變址寄存器的容及指令中位置量相加得到，可用段超越前綴改變。六.若允許FIQ和IRQ中斷，CPSR應(yīng)該如何處置？當(dāng)允許IRQ中斷時(shí)，CPSR【7】=0即CPSR的I位置為0.當(dāng)允許FIQ中斷時(shí)，CPSR【6】=0即CPSR的F位為0。如果2個(gè)中斷同時(shí)發(fā)生時(shí)，由于FIQ擁有最高中斷優(yōu)先級(jí)，而IRQ只有中等中斷優(yōu)先級(jí)，所以先執(zhí)行FIQ中斷(CPSR【7】=0），當(dāng)中斷結(jié)束后再執(zhí)行IRQ中斷（CPSR【6】=0）FIQ:CPSR[4:0]=0B10001//進(jìn)入FIQ模式IRQ:CPSR[4:0]=0B10010//進(jìn)入IRQ模式CPSR[5]=0//在ARM狀態(tài)執(zhí)行CPSR[6]=0//允許FIQ中斷CPSR[7]=0//允許IRQ中斷七.什么是ARM的E變種？E變種增加一些附加指令用于增強(qiáng)處理器對(duì)一些典型的DSP算法的處理性能，主要包括以下指令?！讞l新的實(shí)現(xiàn)16位數(shù)據(jù)乘法和乘加操作的指令·實(shí)現(xiàn)飽和的帶符號(hào)數(shù)的加減法操作的指令?！みM(jìn)行雙字?jǐn)?shù)據(jù)操作的指令，包括雙字讀取指令LDRD，雙字寫入指令STRD和協(xié)處理器的寄存器傳輸指令MCRR/