一.ARM架构与内核分类
1.ARM内核系列：
Cortex-A系列：用于高性能应用，运行Linux/Android
Cortex-B系列：用于实时性要求高的场景
Cortex-M序列：用于低功耗嵌入式控制
2.指令集架构：
ARMv1～ARMv9 是ARM指令集架构版本；
Cortex-A7 基于 ARMv7-A 架构，32位；
3.RISC(精简指令集计算机)
ARM属于此类，指令固定长度、执行效率高
4.CISC（复杂指令集计算机）
x86属于此类，指令长度可变、功能复杂
二.计算机系统组成
硬件系统：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备
CPU = 运算器 + 控制器 + 寄存器等
三.ARM内核中的器件：
1.ALU（算数逻辑单元）
执行整数运算和逻辑操作；
2.FPU（浮点单元）
处理浮点数运算；
3.缓存（Cache）
指令缓存（I-Cache） 与 数据缓存（D-Cache）;
4.内存管理单元（MMU）
实现虚拟内存（Cortex-A系列），用于Linux等复杂OS；
内存保护单元（MPU）
内存区域保护（Cortex-M系列，用于实时系统）；
5.寄存器组：
R13（sp）：栈指针寄存器
R14（LR）:链接寄存器，保存子程序返回地址
R15（PC）：程序计数器，指向下一条指令地址
CPSR：当前程序状态寄存器（包含标志位、模式位等）
SPSR：备份程序状态寄存器（异常情况下保存CPSR）
6.流水线：三级流水线示例：
预取、译码、执行
四.存储器类型
1.RAM（随机存取存储器）
易失性、速度快、可直接寻址
2.ROM（只读存储器/闪存）
非易失性、速度较慢、存储固件/系统代码
五.常见处理器类型
-
MPU：微处理器，通用型，偏向处理。
-
MCU：微控制器，集成度高（CPU+内存+外设），偏向控制。
-
DSP：数字信号处理器，擅长数学运算。
-
SoC：片上系统，集成多个功能模块（CPU、GPU、DSP、外设等）
六、总线结构
AMBA总线：
AHB：高性能总线，连接CPU、内存、DMA等
APB：低速外设总线，连接UART、GPIO等外设
七.ARM内核处理器工作模式
1.User:非特权模式，大部分任务执行在这个模式
2.FIQ：当一个高优先级中断产生时将进入这种模式
3.IRQ：当一个低优先级中断产生时将进入这种模式
4.Supervisor:当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式
5.Abort:存取异常时会进入此模式
6.Udef:执行未定义指令时会进入此模式
7.System:使用和User模式相同寄存器集的特权模式
Cortex-A特有的模式：
Monitor:执行安全监控代码的模式，也是一种特权模式
八.异常向量表
1.异常处理流程
当异常产生时, ARM core:
-
保存现场 ：拷贝
CPSR（当前程序状态寄存器）到SPSR_<mode>（对应异常模式的备份状态寄存器） -
切换状态：
-
强制进入 ARM 指令集状态（从Thumb状态切换回来）
-
切换到对应的异常模式（如IRQ模式、FIQ模式等）
-
禁用中断（防止嵌套，如进入IRQ时自动禁用IRQ）
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-
保存返回地址 ：将返回地址存入
LR_<mode>（对应异常模式的链接寄存器） -
跳转 ：设置
PC指向异常向量表中对应的地址
返回时软件需要：
-
从
SPSR_<mode>恢复CPSR -
从
LR_<mode>恢复PC -
注意：这些操作只能在ARM状态下执行