6、深入解析处理器模式、异常处理与内存系统机制

深入解析处理器模式、异常处理与内存系统机制

在计算机系统运行过程中，处理器模式、异常处理以及内存系统机制起着至关重要的作用。它们相互协作，保障了系统的稳定运行和高效性能。下面将详细介绍这些关键概念。

1. 处理器模式：监督者模式

复杂系统通常由多个相互通信的程序组成，这些程序在操作系统的指挥下运行。为了确保程序之间不会相互干扰，例如避免错误地写入其他程序使用的内存段，CPU 提供了监督者模式。普通程序运行在用户模式下，而监督者模式拥有用户模式所没有的特权。

以 ARM 处理器为例，它具有监督者模式。使用 SWI 指令可以使 CPU 进入监督者模式，示例代码如下：

SWI CODE_1

该指令可以像其他 ARM 指令一样有条件地执行。执行 SWI 指令后，CPU 进入监督者模式，同时将程序计数器（PC）设置为 0x08 。 SWI 的参数是一个 24 位的立即值，会传递给监督者模式代码，程序可以通过这个参数向监督者模式请求各种服务。

在监督者模式下，程序状态寄存器（CPSR）的低五位都被设置为 1，表示 CPU 处于监督者模式。在执行 SWI 指令之前，CPSR 的旧值会被存储在一个名为保存程序状态寄存器（SPSR）的寄存器中。对于监督者模式，对应的 SPSR 被称为 SPSR_svc 。要从监督者模式返回，监督者需要从寄存器 r14