ARM 处理器模式

ARMv7-a 处理器共有 9 种工作模式

工作模式

• User：用户模式，非特权模式，大部分程序运行的时候就处于此模式
• FIQ：快速中断模式，进入 FIQ 中断异常
• IRQ：一般中断模式，进入 IRQ 中断异常
• Supevisor(SVC)：超级管理员模式，复位或者一个 Supervisor 指令调用
• Monitor(MON)：监听模式，用户安全扩展模式
• Abort(ABT)：数据访问中止模式，用户虚拟存储及存储保护
• Hyp(HYP)：用于虚拟化扩展
• Undef(UND)：未定义的指令终止模式
• System(SYS)：系统模式，用于运行特权级的操作系统任务

从上表可以看出，系统一复位就处于 SVC 模式

模式切换

ARM 模式切换由 CPSR( Current Program Status Register) 寄存器控制

需要注意的是，

• User 模式下，操作 bit[4:0]，即不能切换处理器模式
• User 模式下，不能操作 A，I 和 F 位

M[4:0] 对应的处理器模式如下表

内核寄存器

一共有 16 个寄存器，R[0-15]

• R13 - SP(stack pointer)
• R14 - LR(link register)
• R15 - PC(program counter)

各个模式对应的内核寄存器

浅色字体的是与 User 模式所共有的寄存器，蓝绿色背景的是各个模式所独有的寄存器

• 在所有模式中，低寄存器组(R0-R7) 是共享同一组寄存器的
• 一些高寄存器组在不同模式下有自己独有的寄存器，
  • FIQ 模式下访问 R12 寄存器，它实际访问的是 R12_fiq
  • SVC 模式下访问 SP 寄存器，它实际访问的是 SP_svc
• 除 sys模式外，SP 寄存器都是独立的，所以各个模式需要切换到对应的模式，然后设置自己的栈指针
• Hyp 模式下独有一个 ELR_hyp 寄存器。