1、ARM 处理器工作模式有几种 .各种工作模式下分别有什么特点 .答： ARM 处理器有 7 种工作模式，这 7 种模式及其特点是：快速中断模式 〔fiq〕支持高速数据传输或通道处理，外部中断 fiq 信号有效且 CPSR 的 F=0 进入；中断模式 〔irq〕用于通用中断处理，外部中断 irq 信号有效 CPSR的 I=0 进入；治理员模式 〔svc〕- 操作系统的爱护模式， 复位、软件中断 进入；主要用于 SWI〔 软件中断 〕和 OS〔操作系统 〕；这个模式有额外的特权，答应你进一步掌握运算机；中止模式 〔abt〕- 支持虚拟内存和 /或内存爱护 预取指令中止 /数据中止进入未定义模式 〔und〕- 支持硬件协处理器的软件仿真（浮点、向量运算）未定义指令 进入系统模式 〔sys〕- 支持操作系统的特别用户模式 〔运行操作系统任务）用户模式 〔usr〕正常的程序执行模式，此模式应用程序不能拜访受操作系统爱护的资源，不能转变模式，除非反常发生；2、ARM 处理器总共有多少个寄存器，这些寄存器按其 在用户编程中的功能是如何划分的 .这些寄存器在使用中各有何特别之处 .答： ARM 微处理器共有 37 个 32 位寄存器，其中 31 个为通用寄存器， 6 个为状态寄存器；31 个通用寄存器依据其编程特点可分为如下几种类型：1、不分组寄存器 R0-R7 为全部模式共享2、分组寄存器 R8-R12R8_fiq-R12_fiq ： FIQ 模式下的寄存器R8-R12：其它模式共享3、分组寄存器 R13-R14分为 6 组，用户、系统一组，其他每种模式一组；R13_通常用作堆栈指针 SP，R14_通 常用作子程序链接寄存器，当进入子程序时，常用 来储存 PC 的返回值其中， mode 为以下几种模式之一： usr、fiq、irq 、svc、abt、und；4、程序寄存器 R15（PC） 全部模式共享6 个状态寄存器：一个 CPSR 当前程序状态寄存器，储存当前程序状态；五 个 程 序 状 态 备 份 寄 存 器 SPSR〔svc,abt,und,irq,frq〕 ，只有在反常模式下，才能被 拜访；各反常模式都拥有属于自己的 SPSR，当发生反常时， SPSR 用来储存 CPSR 的值，从反常退出时就可由SPSR 来复原 CPSR；3、试述 ARM 处理器对反常中断的响应过程；答：当一个反常显现以后， ARM 微处理器执行完当前指令后（复位反常除外）会执行以下几步操作：1. 将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR （R14_XXX ），以便程序在处理反常返回时能从正确的位置重新开头执行；2. 将 CPSR 复制到相应的 SPSR 中；3. 依据反常类型，强制设置 CPSR 的运行模式位；4. 强制 PC 从相关的反常向量地址取一条指令执行，从而跳转到相应的反常处理程序处；4、如何从反常中断处理程序中返回 .需要留意哪些问题 .答： 反常处理完毕之后， ARM 微处理器会执行以下几步操作从反常返回：1. 将连接寄存器 LR （R14_XXX ）的值减去相应的偏移量后送到 PC 中；2. 将 SPSR 复制回 CPSR 中，复原原处理器工作模式；3. 如在进入反常处理时设置了中断禁止位，要在此清除；留意问题：反常处理返回时， IRQ 和 FIQ 必需返回前一条指令，以便执行因进入反常而被 “占据”的指令；预取指中止必需返回前一条指令，以便执行在初次请 求拜访时造成储备器故障的指令；数据中止必需返回 前面其次条指令，以便重新执行因进入反常而被占据 的指令之前的数据传送指令；5、ARM 处理器版本的变化主要表达在内核的变化和内核的扩展哪些方面？答： ARM 处理器版本的变化主要表达在内核的扩展和扩充；ARM 内核的扩展主要是增加 ARM 核外围的组件，以改善 ARM 性能，供应资源治理等功能；主要有 3 种硬件扩展：1、ARM 内核扩展 cache和紧耦合储备器2、扩展储备治理3、扩展协处理器接口（掌握 cache、TCM 和储备治理）ARM 内核扩充主要是增加 ARM 核功能，通常将具有某些特别功能的 ARM 内核称为它的某种变种，到目前为止 ARM 定义了如下变种：1、T 变种 Thumb 指令集2、M 变种 长乘指令3 、 E 变种 增强型 DSP 指令4、J 变种 java 加速器 Jazelle6、简述 处理器启动时的模式转换过程；处理器启动时，第一进入治理员模式 〔svc〕，此后进 入除用户模式之外的其他模式，主要完成各模式的堆栈设 置，最终进入用户模式，运行用户程序；7、ARM 储备器的储备周期有几种类型，对应于 cache拜访 和储备器拜访是何储备周期？ARM 储备器的储备周期有 4 种类型，它们分别是：闲暇周期、次序周期、协处理器寄存器传送周期和非次序周期，对应于 cache拜访的储备周期是闲暇周期和次序周期，对应于储备器拜访的储备周期是非次序周期；8、何谓 cache？简述 cache的工作原理；Cache即高速缓冲储备器是位于 CPU 与内存之间的高速储备器，它的容量比内存小但交换速度快；在 cache储备系统当中，把主储备器和 cache都划分成 相同大小的块；主存地址由块号 M 和块内地址 N 两部分组成；同样， cache的地址也由块号 m 和块内地址 n 组成； 然而 cache 是相连储备器，装入时，通过地址变换部件把主 存地址中的块号 M 变成 cache 的块号 m，块号 M 储存在块号为 m 的 cache 块的标记区，数据块装入 cache 缓冲区；当 CPU 要拜访 cache 时， CPU 送来主存地址，放到主存地址寄存器中；然后通过地址变换部件把主存地址中的块号M 变成 cache 的块号 m，并放到 cache 地址寄存器当中； 同时将主存地址中的块内地址 N 直接作为 cache 的块内地 址 n 装入到 cache 地址寄存器中；假如地址变换胜利（通常 称为 cache 命中），就用得到的 cache 地址去拜访 cache，从cache 中取出数据送到 CPU 中；假如地址变换不胜利，就产生 cache 失效信息，并且接着使用主存地址直接去拜访主储备器；9、简述全相联 cache、直接映象 cache、组相联 cache其主存地址至 cache地址的变换过程和数据检索过程；全相联 cache地址的变换过程和数据检索过程：把内存地址的块号与 cache 目录区的主存块号比较，如相同就命中，然后块内地址检索 cache 块/行的某字；否就拜访内存；直接映象 cache地址的变换过程和数据检索过程：1、依据 内存地址的 块号找到 cache的对应块；2、把内存地址的区号与 cache 块的标记比较，如两者相等且有效位为 1，就为命中，以块内地址拜访 Cache数据 区；如两者不相等或有效位不为 1，就拜访内存；组相联 cache地址的变换过程和数据检索过程：1、第一以 内存地址的组号 q 找到 cache中的组；如：物理地址的组号为 1，就对应 cache第 1 组；2、由于主存与 cache其组内的块之间采纳全相连映射，因此把 内存地址的区号、组内块号与 cache目录区所存的区 号、组内块号比较，如有相同者就为命中；3、如命中，以物理地址的块内地址查找某字， 否就访问内存；10、何谓写通 cache和写回 cache，两者有何区分？采纳写通法进行数据更新的 cache 称为写通 cache；写通法是指 CPU 在执行写操作时，必需把数据同时写入cache 和主存；采纳写回法进行数据更新的 cache称为写回 cache；写回法是指 CPU 在执行写操作时，被写的数据只写入cache，不写入主存；仅当需要替换时，才把已经修改的cache 块写回到主存中；写通 cache和写回 cache的区分主要表达在 执行写操作时数据是否同时写入主存， 写通 cache的欲写 数据同时写入 cache 和主存； 写回 cache的欲写 数据只写入cache，不写入主存，仅当需要替换时，才把已经修改的cache 块写回到主存中；11、说明 ARM 储备器储备拜访过程；12、arm 的 MMU 主要主要实现何功能；答： MMU 主要主要实现功能是：1、 虚拟储备空间到物理储备空间的映射；在 ARM中采纳了页式虚拟储备治理，通过两级页表实现虚拟地址到物理地址的映射；2、 储备器拜访权限的掌握；3、 设置虚拟储备空间的缓冲的特性，主要包括Cache、write buffer 的配置；13、协处理器 cp15 主要主要实现何功能；答：协处理器 cp15 用于处理、掌握 ARM 的特别性能，包括：1、片上储备器治理单元 〔MMU〕 的特性；2、指令、数据缓存的特性；3、写缓冲器的特性；为掌握这些特性， CP15 供应了 16 个额外寄存器；14、简述 MMU 使能时储备拜访过程 ；（设 chach 为一级 cache）答：使能 MMU 时储备拜访过程 ：通过配置 cp15 寄存器，设置为 MMU 使能:（1） 如 cache使能，依据 arm 输出的虚拟地址在 CACHE中搜寻 ;如 cache命中, arm 处理器与 cache交换数据；（2） 如 cache禁止或 cache未命中，第一拜访 TLB ，依据arm 输出的虚拟地址在 TLB 中搜寻，如 TLB 命中，将TLB 中的物理页地址与虚拟地址的页内偏移量拼接成 物理地址，拜访主存并把该块数据读取到 cache〔使能时〕中；（3） 如 cache且 TLB 均未命中，拜访主存中的页表；15、ARM 支持的物理页有几种类型，其容量为何值？ARM 支持的物理页有四种类型，分别是： 1m 的页，64k 的大页， 4k 的小页， 1k 的微页或微小页；16、简述采纳单步页表搜寻过程；（如一级页表的页表项为 1M 的段，采纳单步页表搜寻；如为细页表或粗页表的页表项就采纳两步搜寻； ）搜寻步骤：1、第一由 c2 寄存器的高 18 位和规律地址的高 12 位拼接成段描述符的物理地址，如下图所示：2、依据上述地址检索一级页表找到段描述符，把段描述符中的高 12 位和虚拟地址的低 20 位拼接成 32 位物理地址，并由此地址拜访主存物理页及相应储备单元；17、简述使用粗页表和 4k 页的二级虚实地址转换过程；1、第一把 c2 寄存器中的 18 位页表基址作为粗页表描述符的地址的高 18 位，虚拟地址的高 12 位作为粗页表描述符的地址的中间部分， 00 作为粗页表描述符的地址的最低2 位，由此得到粗页表描述符的物理地址；依据粗页表描述符的物理地址，检索一级页表，找到粗页表描述符；2、把粗页表描述符 22 位二级页表基址与虚拟地址的中 间 8 位和 00 拼接成 4k 页描述符的物理地址，依据 4k 页描述符的物理地址，检索二级页表，找到 4k 页表描述符；3、将 4k 页表描述符中的高 20 位物理地址与虚拟地址的低 12 位拼接成主存物理地址，并由此拜访某储备单元。
