嵌入式：ARM处理器的工作状态

文章目录
Thumb技术介绍
Thumb的技术概述
Thumb的技术实现
Thumb技术的特点
ARM处理器工作状态
Thumb2技术介绍
评价

Thumb技术介绍

ARM的RISC体系结构的发展中已经提供了低功耗、小体积、高性能的方案。而为了解决代码长度的问题，ARM体系结构又增加了Ｔ变种，开发了一种新的指令体系，这就是Thumb指令集，它是ARM技术的一大特色。

Thumb的技术概述

Thumb是ARM体系结构的扩展。它从标准32位ARM指令集抽出来的36条指令格式，重新编成16位的操作码。这能带来很高的代码密度 ARM7TDMI是第一个支持Thumb的核，支持Thumb的核仅仅是ARM体系结构的一种发展的扩展，所以编译器既可以编译Thumb代码，又可以编译ARM代码，支持Thumb的ARM体系结构的处理器状态可以方便的切换、运行到Thumb状态，在该状态下指令集是16位Thumb指令集

Thumb的技术实现

在性能和代码大小之间取得平衡，在需要较低的存储代码时采用Thumb指令系统，但又比纯粹的16位系统有较高的实现性能，因为实际执行的是32位指令，用Thumb指令编写最小代码量的程序，却取得以ARM代码执行的最好性能

Thumb技术的特点

与ARM指令集相比．Thumb指令集具有以下局限完成相同的操作，Thumb指令通常需要更多的指令，因此在对系统运行时间要求苛刻的应用场合ARM指令集更为适合；Thumb指令集没有包含进行异常处理时需要的一些指令，因此在异常中断时，还是需要使用ARM指令，这种限制决定了Thumb指令需要和ARM指令配合使用。

ARM处理器工作状态

ARM处理器核可以工作在以下2种状态

ARM状态 32位，ARM状态下执行字对准的32位ARM指令；
Thumb状态 16位，Thumb状态下执行半字对准的16位Thumb指令。在Thumb状态下，程序计数器PC使用位1选择另一个半字。

在程序执行的过程中，处理器可以在两种状态下切换 ARM处理器在开始执行代码时，只能处于ARM状态。ARM指令集和Thumb指令集都有相应的状态切换命令。

ARM处理器在两种工作状态之间切换方法

进入Thumb状态当操作数寄存器Rm的状态位bit［0］为1时，执行BX Rm指令进入Thumb状态（指令详细介绍见第三章）。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理（IRQ，FIQ，Undef，Abort和SWI）返回时，自动切换到Thumb状态。
进入ARM状态当操作数寄存器Rm的状态位bit［0］为0时，执行BX Rm指令进入ARM状态。如果处理器进行异常处理（IRQ，FIQ，Undef，Abort和SWI），在此情况下，把PC放入异常模式链接寄存器LR中，从异常向量地址开始执行也可以进入ARM状态。ARM和Thumb之间状态的切换不影响处理器的模式或寄存器的内容。