ARM工作模式根據(jù)功能不同，可分為7類：

User Mode：用戶模式。操作系統(tǒng)的Task一般以這種模式執(zhí)行。User Mode是ARM的非特權(quán)模式，這表示如果CPU處于這種模式下，很多指令將不能夠執(zhí)行，因此操作系統(tǒng)的資源得以保護(hù)。

System Mode：這是V4及其以上版本所引入的特權(quán)模式。

IRQ Mode：中斷模式。中斷（不包括軟中斷）處理函數(shù)在這種模式下執(zhí)行。

FIQ Mode：快速中斷模式。除了多了幾個(gè)寄存器外，其他同IRQ一樣。

Supervisor Mode：監(jiān)視模式。軟中斷（SWI)處理函數(shù)在這種模式下執(zhí)行。

Abort Mode：所有同內(nèi)存保護(hù)相關(guān)的異常均在這種模式下執(zhí)行。

Undefined Mode：處理無(wú)效指令的異常處理函數(shù)在這種模式下執(zhí)行。

ARM工作模式也可分為3大類：

用戶模式：User Mode

系統(tǒng)模式：System Mode

異常模式：所有其它5種模式

為什么可以把7類功能不同的模式分為3大類呢？

這是由于異常模式同用戶模式和系統(tǒng)模式有一個(gè)不一樣的地方，那就是，當(dāng)CPU產(chǎn)生中斷或異常而自動(dòng)切換到相應(yīng)異常模式后，CPU會(huì)根據(jù)產(chǎn)生中斷或異常的原因執(zhí)行相應(yīng)得中斷或異常向量。這些向量的位置是CPU事先定義好的，目前有兩種選擇：

（1） 處于內(nèi)存低地址0x00000000~0x0000001c，這種情況被稱之為L(zhǎng)ow vector

（2） 處于內(nèi)存高低之0Xffff0000~0xffff001c，這種情況被稱之為High vector。

一般的操作系統(tǒng)會(huì)在這些異常向量地址處放置一條跳轉(zhuǎn)指令。至于到底是使用Low vector，還是使用High vector，由CPU自己決定，ARM規(guī)范不做任何限制。

程序可以通過(guò)讀取CPSR的MODE域來(lái)判斷CPU當(dāng)前的執(zhí)行模式。

如何看待ARM的各種模式？

要回答這個(gè)問(wèn)題，我們要看不同模式下，有哪些東西不同。歸納來(lái)說(shuō)，有如下兩個(gè)方面的不同：

（1） 物理寄存器不同

（2） 權(quán)限不同

如果將User Mode作為參考模式，那么：

（1） System Mode：寄存器一樣，僅僅是權(quán)限不同

（2） 其他Exception Mode：寄存器不一樣，權(quán)限也不一樣

從權(quán)限的角度看，System Mode和其他Exception Mode（FIQ，IRQ，Supervisor，Abort，Undefined）是一樣的，他們之間的區(qū)別僅僅是寄存器方面有一些差別。

從寄存器角度看，我們可以將CPSR中的MODE域看作一個(gè)類似于片選的東西，當(dāng)其值不一樣，所選中的寄存器也不一樣。

雖然指令中的寄存器是一樣的，但是經(jīng)過(guò)MODE域的片選后，實(shí)際就指向不同的物理寄存器了。

必須要特別注意，SYSTEM模式和USER模式除了權(quán)限不一樣外，其他都一樣，這樣可以讓操作系統(tǒng)自由訪問(wèn)16個(gè)寄存器（包括狀態(tài)寄存器）。

那么，模式切換是如何進(jìn)行的呢？

（1） 執(zhí)行SWI或Reset指令。如果在User模式下執(zhí)行SWI指令，CPU就進(jìn)入Supervisor模式。當(dāng)然，在其它模式下執(zhí)行SWI指令，也會(huì)進(jìn)入Supervisor模式，補(bǔ)過(guò)一般操作系統(tǒng)不會(huì)這么做。因?yàn)槌薝ser模式是非特權(quán)模式下，其他模式都屬于特權(quán)模式（這說(shuō)明ARM只有兩種執(zhí)行態(tài)，不想Dummy的X86，定義了4種執(zhí)行態(tài)）。執(zhí)行SWI一般是為了訪問(wèn)系統(tǒng)資源，在特權(quán)模式下可以訪問(wèn)所有的系統(tǒng)資源。SWI指令一般用來(lái)用來(lái)為操作系統(tǒng)提供API接口。

（2） 有外部中斷發(fā)生。如果發(fā)生了外部中斷，CPU就會(huì)進(jìn)入IRQ或FIQ模式，具體是哪種模式，得看外部的中斷源是接到CPU的那個(gè)Pin。

（3） CPU執(zhí)行過(guò)程中產(chǎn)生異常。典型的異常是由于MMU保護(hù)所引起的內(nèi)存訪問(wèn)異常，此時(shí)CPU會(huì)切換到Abort模式。如果是無(wú)效指令，則會(huì)進(jìn)入U(xiǎn)ndefined模式。

從上面我們發(fā)現(xiàn)，有一種模式是CPU無(wú)法自動(dòng)進(jìn)入的，這種模式就是System模式。要進(jìn)入System模式必須由程序員自己編寫(xiě)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。其實(shí)很簡(jiǎn)單，在任何特權(quán)模式下改變CPSR的MODE域?yàn)镾ystem模式所對(duì)應(yīng)得數(shù)字即可。進(jìn)入System模式一般是為了利用“System 模式”和“User 模式”下的寄存器是一樣的。因此一般操作系統(tǒng)在通過(guò)SWI進(jìn)入Supervisor模式后，做一些簡(jiǎn)單處理后，就進(jìn)入System模式。

另外，在任何特權(quán)模式下，都可以通過(guò)修改CPSR的MODE域而進(jìn)入其他模式。不過(guò)需要注意的是，由于修改的CPSR是該模式下的影子CPSR，因此并不是實(shí)際的CPSR，所以一般的做法是修改影子CPSR，然后執(zhí)行一個(gè)MOVS指令來(lái)恢復(fù)執(zhí)行到某個(gè)斷點(diǎn)并切換到新模式。

存儲(chǔ)器格式（字對(duì)齊）

Arm體系結(jié)構(gòu)將存儲(chǔ)器看做是從零地址開(kāi)始的字節(jié)的線性組合。從零字節(jié)到三字節(jié)放置個(gè)存儲(chǔ)的字（32位）數(shù)據(jù)，從第四個(gè)字節(jié)到第七個(gè)字節(jié)放置第二個(gè)存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)據(jù)，排列。作為32位的微處理器，arm體系結(jié)構(gòu)所支持的尋址空間為4GB。

存儲(chǔ)器格式：

1、大端格式：高字節(jié)在低地址，低字節(jié)在高地址；

2、小端格式：高字節(jié)在高地址，低字節(jié)在低地址；

指令長(zhǎng)度： Arm微處理器的指令長(zhǎng)度是32位的，也可以為16位（thumb狀態(tài)下）。Arm微處理器中支持字節(jié)（8位），半字（16位），字（32位）三種數(shù)據(jù)類型，其中，字需要4字節(jié)對(duì)齊，半字需要2字節(jié)對(duì)齊。

注：所謂的指令長(zhǎng)度是一條完整的指令的長(zhǎng)度，而不是單純的mov這3個(gè)字母長(zhǎng)度。

ARM體系的CPU有兩種工作狀態(tài)

1、ARM狀態(tài)：處理器執(zhí)行32位的字對(duì)齊的ARM指令；

2、Thumb狀態(tài)：處理器執(zhí)行16位的、半字對(duì)齊的Thumb指令；

在程序運(yùn)行的過(guò)程中，可以在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。處理器工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變并不影響處理器的工作模式和相應(yīng)寄存器中的內(nèi)容。CPU上電處于ARM狀態(tài)。

寄存器

ARM有31個(gè)通用的32位寄存器，6個(gè)程序狀態(tài)寄存器，共分為7組，有些寄存器是所有工作模式共用的，還有一些寄存器專屬于每一種工作模式：

R13——棧指針寄存器，用于保存堆棧指針；

R14——程序連接寄存器，當(dāng)執(zhí)行BL子程序調(diào)用指令時(shí)，R14中得到R15的備份，而當(dāng)發(fā)生中斷或異常時(shí)，R14保存R15的返回值；

R15——程序計(jì)數(shù)器；

快速中斷模式有7個(gè)備份寄存器R8—R14，這使得進(jìn)入快速中斷模式執(zhí)行很大部分程序時(shí)，甚至不需要保存任何寄存器；其它特權(quán)模式都含有兩個(gè)獨(dú)立的寄存器副本R13、R14，這樣可以令每個(gè)模式都擁有自己的堆棧指針和連接寄存器。

當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器（CPSR）

CPSR中各位意義如下：

T位：1——CPU處于Thumb狀態(tài)， 0——CPU處于ARM狀態(tài)；

I、F（中斷禁止位）： 1——禁止中斷， 0——中斷使能；

工作模式位：可以改變這些位，進(jìn)行模式切換。