ARM模式：用户和系统

你能解释一下在系统调用处理的情况下ARM模式是如何改变的吗？ 我听说ARM模式的改变只能在特权模式下发生，但是在ARM处于用户模式（非特权模式）时进行系统调用处理的情况下，ARM模式如何改变

有人能解释一下用户模式案例的整个动作流程，以及更一般的系统调用处理（特别是ARM模式是如何变化的）吗

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提前感谢。

对于ARM上的系统调用，通常系统调用会导致执行

SWI

指令。每当处理器执行

SWI

（软件中断）指令时，它就会进入

SVC

模式，这是特权模式，并跳转到

SWI

异常处理程序。然后，

SWI

处理程序查看中断的原因（嵌入到指令中），然后执行操作系统程序员决定应该执行的任何操作。其他异常（复位、未定义指令、预取中止、数据中止、中断和快速中断）都会导致处理器进入特权模式

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文件处理的工作方式完全取决于编写您的操作系统的人——这一点与ARM无关。

您需要一份ARM（体系结构参考手册）

->ARM架构->参考手册->ARMv5架构参考手册，然后下载pdf

它曾经是ARM世界中的一个单一ARM，但是有太多的内核，并且开始出现分歧，因此他们将旧的一个拆分为ARMv5 ARM，并为每个主要的ARM处理器系列制作了新的体系结构参考手册

在“程序员模型”一章中，它讨论了模式，它说您可以在除用户之外的其他模式中自由更改。ARM启动代码通常会经历一系列模式更改，以便可以配置堆栈指针等。然后根据需要返回到系统模式或用户模式

在同一章中，请看异常部分，它描述了异常以及处理器为每个异常切换到的模式

执行SWI指令时发生的软件中断异常是实现系统调用的一种方法。处理器处于监控模式，如果处于拇指模式，则切换到arm模式

当然，需要有代码来支持该异常处理程序。您需要使用操作系统（如果有）验证您正在运行、支持什么以及调用约定是什么，等等

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并非所有ARM处理器都是这样工作的。Cortex-M（ARMv7-M）没有相同的模式和相同的异常表等。当您使用ARM时（在该级别），您需要获得您正在使用的系列的ARM，并且需要获得您正在使用的核心的TRM（技术参考手册），理想情况下是精确的版本，即使ARM将TRM标记为已被芯片制造商购买的较新版本替换，并使用特定版本的core，但版本之间可能存在足够的差异，因此您需要正确的手册。

我引用了此处提供的ARM文档：

当生成异常时，处理器执行以下操作 行动：

将CPSR复制到相应的SPSR中。这将保存当前模式、中断掩码和条件标志

如果当前状态与异常向量表中使用的指令集不匹配，则自动切换状态

将相应的CPSR模式位更改为：

• 切换到适当的模式，并映射到该模式的适当倾斜输出寄存器
• 禁用中断。当发生任何异常时，IRQ将被禁用。当FIQ发生和重置时，FIQ被禁用

将适当的LR设置为返回地址

将电脑设置为异常的矢量地址

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其中，CPSR指当前程序状态寄存器，SPSR指保存的程序状态寄存器，用于恢复中断进程的状态。因此，如第3点所示，处理器电路的设计方式是，当用户模式执行主管调用指令时，硬件本身改变模式

当PC遇到SVC指令时，会发生以下行为：

• 当前状态（CPSR）已保存（保存到主管SPSR）
• 该模式切换到监控模式
• 正常（IRQ）中断被禁用
• 进入ARM模式（如果尚未使用）
• 以下指令的地址（返回地址）保存到链接寄存器（R14）-值得注意的是 属于主管模式的链接寄存器
• 电脑更改为跳转到地址0x00000008

异常向量（只是一条分支指令）应该位于地址0x0000008处，它将把程序分支到另一个代码区域，用于确定进行了哪个主管调用

通常通过将SVC指令加载到寄存器中（通过将LR偏移一个字-因为LR仍然指向监控器调用旁边的指令）来确定已进行的监控器调用，位清除最后8位，并使用寄存器剩余24位中的值计算跳转表中的偏移量，以分支到相应的SVC代码

当主管调用代码希望返回到用户应用程序时，处理器需要将上下文切换回用户模式并返回到LR中包含的地址（该地址仅在主管模式下可用，因为某些寄存器存储在两种模式下）。使用MOVS指令可以克服此问题，如下所示：

（这也是您对如何更改模式的解释）

<

 MRS    R0, CPSR          ; load CPSR into R0
 BIC    R0, R0, #&1F      ; clear mode field
 ORR    R0, R0, #&10      ; user mode code
 MSR    SPSR, R0          ; store modified CPSR into SPSR

 MOVS   PC, LR            ; context switch and branch