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 2.8.1 地址的本质

    地址到底是什么？在一个计算机系统中，计算机是如何给内存RAM，外部设备控制器的寄存器分配地址的？在搞清楚这个问题之前，我们需要先把地址的概念搞清楚。学过数字电路的同学应该记得译码器这样一种组合逻辑电路器件；一组输入信号，通过译码转换，会选中一个输出信号，输出信号可以是高电平，低电平。甚至是 一个脉冲，计算机的内存简单点理解，其实就是将一系列存储单元和译码器组装在一起，内存中包含很多存储单元，为了方便管理，我们需要将这些存储单元进行编号管理，每一个存储单元对应一个编号。当CPU想访问其中一个存储单元时，可以通过CPU管脚发出一组信号，经过译码器译码，选中与这个信号对应的存储单元，然后就可以直接读写这块内存了，CPU管脚发出的这组信号，也就是存储单元对应的编号。

ARM体系结构与汇编语言

3.1 ARM体系结构

   计算机的指令集一般可以分为4种，复杂指令集(CISC)，精简指令集，显式并行指令集和超长指令字指令集VLIW。我们在嵌入式学习和工作中需要经常打交道的是RISC指令集，RISC指令集相对于CISC指令集，主要有以下特点。

1 Load Store 架构，CPU不能直接处理内存中的数据，需要先将内存中的数据Load到寄存器中才能操作，然后将处理结果Store刀内存中。

2 固定的指令长度，单周期指令

3 倾向于使用更多的寄存器来存储数据，而不是使用内存中的堆栈，效率更高。

4 ARM指令虽然属于RISC，但是和原汁原味RISC相比，还是有一定的差异的，具体如下。

5 并不是所有的ARM指令都是单周期的。

6 ARM有16位的thumb指令集，是32位ARM指令集的压缩形式，提高了代码密度。

7 条件执行，通过指令组合，减少了分支指令数目，提高了代码密度。

8 增加了DSP，SIMD/neon 等指令。

ARM处理器有多种工作模式，应用程序正常运行时，ARM处理器就会切换到对应的特权工作模式，用户模式属于普通模式，有些特权指令是运行不了的。需要切换到特权模式下才能运行，在ARM处理器中，除了用户模式是普通模式，剩下的几种工作模式都属于特权模式。

ARM处理器的不同工作模式

在ARM处理器内部，除了基本的算数运算单元，逻辑运算单元，浮点运算单元和控制单元，还有一系列寄存器，包括各种通用寄存器，状态寄存器，控制寄存器。用来控制处理的运行，保存程序运行时各种状态和临时结果。

ARM处理器中的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两种，寄存器R0 ~ R12属于通用寄存器，除了FIQ工作模式，在其他工作模式下这些寄存器都是公用，共享的，R0~R3通常用来传递函数参数，R4~R11用来保存程序运算的中间结果或者函数的局部变量等，R12常用来作为函数调用过程中的临时寄存器，ARM处理器有多种工作模式，除了这些在各个模式下通用的寄存器，还有一些寄存器在各自的工作模式下是独立存在的，如R13,R14,R15 CPSP，SPSR寄存器，在每个工作模式下都有自己单独的寄存器，R13寄存器又称为堆栈指针寄存器，用来维护和管理函数调用过程中的栈帧变化，R13总是指向当前正在运行的函数的栈帧，一般不能用做其它用途。R14寄存器称为链接寄存器，LR。在函数调用过程中主要用来保存上一级函数调用者的返回地址，寄存器R15又称为程序计数器PC，CPU从内存取出来指令，就是默认从PC保存的地址中取的，每取一次指令，PC寄存器的地址值自动的增加，CPU一条一条不停的取指令。程序也就一直运行下去，在ARM三级流水线种，PC指针的值等于当前正在运行的指令地址，后续的32位处理器虽然流水线的级数不断增加，但是为了简化编程，PC指针的值继续延续了这种计算方式。