arm異常響應和異常返回機制是什么樣子的?
ARM是一種RISC指令集架構,廣泛用于無線電視、移動電話、嵌入式系統等領域。ARM中異常響應和異常返回機制是實現ARM處理器在面對異常情況時候的重要機制。ARM處于操作系統和硬件之間,因此異常處理機制在有效性、安全性、可靠性方面必須經過充分測試和驗證。
ARM異常指令是程序中不受控制的分支或其他例外情況,如硬件故障、訪問非法地址、非法指令、軟件中斷等。雖然大多處理器都有異常響應和處理機制,但ARM采用的異常響應機制是獨特的。其異常響應分為兩級:內核級和用戶級。內核級的異常響應是用于處理特權指令或機器模式下的異常情況;而用戶級的異常響應是用于處理用戶模式下發生的異常。
ARM異常響應機制使用了異常向量表(EVT)來處理異常。EVT是一個包含有關所有可能發生的異常類型和相應處理程序的表。ARM架構中定義了14個預定義的異常類型,其中有三個異常優先級最高(Reset、Undefined、SWI)。當程序遇到異常時,處理器將轉移到異常處理程序所在的地址。針對不同的異常類型,特定的處理程序被執行,從而決定處理器的響應。
在異常處理期間,CPU將從常規指令流中退出,將控制傳遞給異常處理程序。異常處理程序將執行必要的操作,如保留現場,診斷異常發生的原因,執行適當的修復操作等。處理程序在完成任務后,必須將控制返回到正常執行流的適當位置。為完成此任務,ARM使用了異常返回指令。
在ARM中,異常返回指令的操作碼和其他指令一樣,不同的是操作數使用了特殊的編碼。異常返回指令指定了何處返回到正常的執行流。在執行異常處理程序時,異常狀態寄存器(State Register)會保存異常處理前的狀態。異常之后,處理程序需要恢復正常的執行流并恢復異常處理之前的狀態。恢復的方式是使用異常返回指令。
當異常返回指令被執行時,控制傳遞到指定的地址。異常返回指令不同于其他指令,它根據異常狀態寄存器的值將處理器的狀態從異常處理模式轉換為當前模式。異常返回指令將狀態寄存器的值彈出堆棧,并恢復公共寄存器,此時處理器將重新轉換為正常執行流。異常返回指令的操作數指定了將執行的指令所在的位置。指定位置之后的指令將從異常處理程序執行缺失地方繼續執行。
總而言之,ARM處理器的異常響應和異常返回機制是系統級別的機制,可以確保系統的可靠性和穩定性。ARM采用的異常向量表、狀態寄存器和異常返回指令等功能模塊,能夠快速、高效地判斷異常類型,并恢復異常處理前的狀態,以保證程序的繼續執行。同時,異常響應和異常返回機制在保持系統穩定性的同時,還可以提高處理器的工作效率,減少系統閃退等問題的發生。
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