ARM處理器的7種工作模式--linux作業系統與ARM的工作模式
阿新 • • 發佈：2019-01-23
一、ARM處理器的7種工作模式
- 使用者模式（USR）：正常程式執行模式，不能直接切換到其他模式
- 系統模式（SYS）：執行作業系統的特權任務，與使用者模式類似，但具有可以直接切換到其他模式等特權
- 快中斷模式（FIQ）：支援高速資料傳輸及通道處理，FIQ異常響應時進入此模式
- 中斷模式（IRQ）：用於通用中斷處理，IRQ異常響應時進入此模式
- 管理模式（SVC）：作業系統保護模式，系統復位和軟體中斷響應時進入此模式（由系統呼叫執行軟中斷SWI命令觸發）
- 中止模式（ABT）：用於支援虛擬記憶體和/或儲存器保護，在ARM7TDMI沒有大用處
- 未定義模式（UND）：支援硬體協處理器的軟體模擬，未定義指令異常響應時進入此模式
特權模式中除了系統模式以外的其餘5種模式稱為異常模式
大多數程式運行於使用者模式
進入特權模式是為了處理中斷、異常、或者訪問被保護的系統資源
硬體許可權級別：系統模式 > 異常模式 > 使用者模式
二、linux作業系統與ARM工作模式
首先，ARM開發板在剛上電或者復位後，都會首先進入SVC即管理模式，此時、程式計數器R15-PC會被自動賦值為0x0000 0000，bootloader就是在該模式下，位於0x0000 0000 的NOR FLASH或SRAM中裝載的，因此，開機或重啟後bootloader會被首先執行。
接著，bootloader引導linux核心，此時，linux核心仍然執行在SVC即管理模式下，當核心啟動完畢後，進入使用者態init程序時，核心將ARM的當前程式狀態CPSR暫存器M[4:0]設定為10000，進而使用者態程式只能執行在ARM的使用者模式。
由於ARM使用者模式下對資源的訪問時受限制的，因此，使用者態可以實現對linux作業系統核心保護的目的。
需要強調的是：Linux核心態是從ARM的SVC即管理模式下啟動的，但在某些情況下、如：硬體中斷、程式異常（被動）等情況下進入ARM的其他特權模式，這時仍然可以進入核心態（因為就是可以操作核心了）；同樣，Linux使用者態是從ARM使用者模式啟動的，但當進入ARM系統模式時、仍然可以操作Linux使用者態程式（進入使用者態，如init程序的啟動過程）。
即：Linux核心從ARM的SVC模式下啟動，但核心態不僅僅指ARM的SVC模式（還包括可以訪問核心空間的所有ARM模式）；Linux使用者程式從ARM的使用者模式啟動，但使用者態不僅僅指ARM的使用者模式。