基于Android的ARM汇编语言系列之一：ARM汇编语言开篇

之一：ARM汇编语言开篇
之二：C/C++程序生成ARM汇编程序的过程分析
之三：ARM汇编语言程序结构
之四：ARM处理器的寻址方式
之五：ARM指令集与Thumb指令集
之六：NEON指令集与VFP指令集

这是博文的开篇文章，这里会先介绍一下ARM处理器的大致分类和作用。

一 ARM处理器与ARM指令集

整个ARM处理器被分为三个部分：

• Classic
• Embedded
• Application

Classic被称为经典系列。

ARM1~ARM11一直都以数字来命名，ARM12以后改为用Cortex命名。Cortex有以下几个分类：

• Cortex-A：广泛用于智能手机、上网本、电子书以及数字电视等。
• Cortex-M：用于微控制领域，该系列的特点是高能效和低功耗。
• Cortex-R：用于支持深层嵌入式的饿实时应用，该系列的特点是低功耗、良好的中断行为、卓越性能以及与现有平台的高兼容性。

尽管ARM处理器版本众多，它是很多型号ARM处理器兼容一套ARM指令集，ARM架构与ARM处理器的对应关系如下图所示：

上图涉及的技术，这里也简单提一下：

• VFP：为ARM处理器提供了浮点运算功能。
• Jazelle：允许某些架构的硬件上加速运行Java字节码。
• SIMD：多媒体指令集。
• TrustZone：安全性控制，避免产品受到外部的恶意攻击。
• NEON：NEON是SIMD体系结构的扩展，NEON在执行上比传统的SIMD占用更少的指令周期。

Android最初选择ARM作为平台设备的处理器结构，并做了专门的优化。发展到Android4.1版本以后，已经全面支持ARM、x86和MIPS三种架构的处理器。

二 ARM处理器的工作模式和工作状态

2.1 ARM处理器的工作模式

ARM处理器共37个32位处理器，其中有31个通用寄存器和6个状态寄存器。ARM处理器支持7种运行模式，分别是：

• 用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序运行状态。
• 快速中断模式（flq）：用于高速数据传输或通道处理。
• 外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理。
• 管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式。
• 数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储以及存储保护。
• 系统模式（sys）：运行具有特短的操作系统任务。
• 未定义指令终止模式（und）：当未定义的指令执行时进入该模式。

2.2 ARM处理器的工作状态

• ARM状态：执行32位字对齐的ARM指令。
• Thumb状态：执行16位字对齐的ARM指令。

Thumb状态下的寄存器的命名与ARM有部分差异，它们的对应关系如下所示：

• Thumb状态下的R0~R7与ARM状态下的R0~R7相同。
• Thumb状态下的CPSR与ARM状态下的CPSR相同。
• Thumb状态下的FP与ARM状态下的R11相同。
• Thumb状态下的IP与ARM状态下的R12相同。
• Thumb状态下的SP与ARM状态下的R13相同。
• Thumb状态下的LR与ARM状态下的R14相同。
• Thumb状态下的PC与ARM状态下的R15相同。