ARM處理器工作模式一共有 7 種 ：

USR  模式
    正常使用者模式，程式正常執行模式

FIQ模式(Fast Interrupt Request)
     處理快速中斷，支援高速資料傳送或通道處理

IRQ模式
     處理普通中斷

SVC模式（Supervisor）
     作業系統保護模式，處理軟體中斷swi  reset

ABT  中止（Abort mode）{資料、指令}
    處理儲存器故障、實現虛擬儲存器和儲存器保護

UND 未定義（Undefined）
    處理未定義的指令陷阱，支援硬體協處理器的軟體模擬

SYS 系統模式(基本上=USR)（System）
    執行特權作業系統任務

使用者模式和特權模式

除了使用者模式之外的其他6種處理器模式稱為特權模式

 特權模式下，程式可以訪問所有的系統資源，也可以任意地進行處理器模式的切換。

特權模式中，除系統模式外，其他5種模式又稱為異常模式。

大多數的使用者程式執行在使用者模式下，此時，應用程式不能夠訪問一些受作業系統保護的系統資源，應用程式也不能直接進行處理器模式的切換。

 使用者模式下，當需要進行處理器模式切換時，應用程式可以產生異常處理，在異常處理中進行處理器模式的切換。

ARM處理的工作狀態

在 ARM 處理器中，核心同時支援 32 位的 ARM 指令 和 16 位的 Thumb 指令。

對於 ARM 指令來說，所有的指令長度都是 32 位，並且執行週期大多為單週期，指令都是有條件執行的。

而 THUMB 指令的特點如下：

        1，指令執行條件經常不回使用。

        2，源暫存器與目標暫存器經常是相同的。

        3，使用的暫存器數量比較少。

        4，常數的值比較小。

        5，核心中的桶式移動器（barrel shifter）經常是不使用的。

也就是說 16 位的 Thumb 指令一般可以完成 和 32 位 ARM 指令相同的任務。

ARM指令和 THUMB指令的關係：

THUMB指令是ARM指令的子集
可以相互呼叫，只要遵循一定的呼叫規則
Thumb指令與ARM指令的時間效率和空間效率關係為:
        儲存空間約為ARM程式碼的60％～70％
        指令數比ARM程式碼多約30％～40％
        儲存器為32位時ARM程式碼比Thumb程式碼快約40％
        儲存器為16位時Thumb比ARM程式碼快約40～50％
        使用Thumb程式碼，儲存器的功耗會降低約30％

ARM指令和 THUMB指令之間切換（Interworking）的基本概念和切換時的子函式呼叫

 處理器模式可以通過軟體進行切換，也可以通過外部中斷或者異常處理過程進行切換。

當應用程式發生異常中斷時，處理器進入相應的異常模式。在每一種異常模式下都有一組暫存器，供相應的異常處理程式使用，這樣就可以保證在進入異常模式時，使用者模式下的暫存器不被破壞。

 系統模式並不是通過異常進入的，它和使用者模式具有完全一樣的暫存器。但是系統模式屬於特權模式，可以訪問所有的系統資源，也可以直接進行處理器模式切換。它主要供作業系統任務使用。通常作業系統的任務需要訪問所有的系統資源，同時該任務仍然使用使用者模式的暫存器組，而不是使用異常模式下相應的暫存器組，這樣可以保證當異常中斷髮生時任務狀態不被破壞。

Thumb指令低密度及窄儲存器時效能高的特點使得其在大多數基於 C 程式碼的系統匯中有非常廣泛的應用，但是有些場合中系統只能使用 ARM 指令，比如：

    1，如果對於速度有比較高的要求，ARM指令在寬儲存器中會提供更高的效能。

    2，某些功能只能由 ARM 指令來實現，比如：

            訪問 CPSR 暫存器來 使能/禁止 中斷或改變處理器工作模式；

            訪問協處理器CP15；

            執行 C 程式碼不支援的 DSP 算術指令；

            異常中斷（Exception）處理。在進入異常中斷後，核心自動切換到 ARM 狀態。即在異常中斷處理程式人口的一些指令是ARM指令，然後根據需要，程式可以切換到 Thumb 工作狀態，在異常中斷處理程式返回前，程式在切換到 ARM 工作狀態。

注：當處理器處於Thumb狀態時發生異常（如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等），則異常處理返回時，自動切換到Thumb狀態。

            ARM 處理器總是 從 ARM 工作狀態開始執行的。因此，如果要在偵錯程式重執行 Thumb 程式，必須為 該 Thumb 程式新增一個 ARM程式頭，然後再切換到Thumb工作狀態，呼叫該 Thumb程式。

在實際系統中，核心狀態需要經常的切換（Interworkong）來滿足系統性能要求。具體的切換是通過 Branch Exchange，即 BX 指令來實現的。指令格式為：

        Thumb 工作狀態        BX                      Rn

        ARM     工作狀態        BX     Rn

        其中Rn可以是暫存器 R0 ~ R15 中的任意一個。指令可以通過將暫存器Rn的內容，拷貝到程式計數器 PC 來完成在 4GB地址空間中的絕對跳轉，如果運算元暫存器的狀態位 Bit0 = 0，則進入 ARM 工作狀態；如果 Bit0 = 1，則進入 Thumb 工作狀態。

ARM暫存器一共有 37 個暫存器：

ARM處理器工作工作模式下的暫存器：

不分組暫存器R0～R7
          在所有的執行模式下，未分組暫存器都指向同一個物理暫存器，他們未被系統用作特殊的用途，因此，在中斷或異常處理進行執行模式轉換時，由於不同的處理器執行模式均使用相同的物理暫存器，可能會造成暫存器中資料的破壞，這一點在進行程式設計時應引起注意。

分組暫存器R8～R12
每次所訪問的物理暫存器與處理器當前的執行模式有關
R8～R12：每個暫存器對應兩個不同的物理暫存器
當使用fiq模式時，訪問暫存器R8_fiq～R12_fiq
當使用除fiq模式以外的其他模式時，訪問暫存器R8_usr～R12_usr。

R13、R14：每個暫存器對應6個不同的物理暫存器
其中的一個是使用者模式與系統模式共用，另外5個物理暫存器對應於其他5種不同的執行模式
採用以下的記號來區分不同的物理暫存器：
R13_
R14_
mode為以下幾種之一：usr、fiq、irq、svc、abt、und。

堆疊指標—R13/sp

R13在ARM指令中常用作堆疊指標，但這只是一種習慣用法，使用者也可使用其他的暫存器作為堆疊指標。
    sub    sp, sp, #4       ;reserved for PC
    stmfd    sp!, {r8-r9}

由於處理器的每種執行模式均有自己獨立的物理暫存器R13，在初始化部分，都要初始化每種模式下的R13，這樣，當程式的執行進入異常模式時，可以將需要保護的暫存器放入R13所指向的堆疊，而當程式從異常模式返回時，則從對應的堆疊中恢復。

子程式連線暫存器—R14/lr

R14也稱作子程式連線暫存器或連線暫存器LR。當執行BL子程式呼叫指令時，可以從R14中得到R15（程式計數器PC）的備份。其他情況下，R14用作通用暫存器。

在每一種執行模式下，都可用R14儲存子程式的返回地址，當用BL或BLX指令呼叫子程式時，將PC的當前值拷貝給R14，執行完子程式後，又將R14的值拷貝回PC，即可完成子程式的呼叫返回。

                BL    SUB1
                ……
    SUB1:    
                ……
                MOV PC，LR        /*完成子程式返回等    同於BX LR    */

程式計數器—R15/PC

雖然 R15 也可以用作通用暫存器，但要注意有一些特殊限制，如果違法了這些限制，指令執行的結果將是不可預料的。

程式狀態暫存器(CPSR/SPSR)
CPSR(當前程式狀態暫存器)
SPSR（備份的程式狀態暫存器）

所有處理器模式下都可訪問當前的程式狀態暫存器CPSR。

CPSR:程式狀態暫存器(current program status register) (當前程式狀態暫存器)，在任何處理器模式下被訪問。它包含了條件標誌位、中斷禁止位、當前處理器模式標誌以及其他的一些控制和狀態位。
CPSR在使用者級程式設計時用於儲存條件碼。

   SPSR:程式狀態儲存暫存器（saved program status register）,每一種處理器模式下都有一個狀態暫存器SPSR,SPSR用於儲存CPSR的狀態，以便異常返回後恢復異常發生時的工作狀態。當特定 的異常中斷髮生時，這個暫存器用於存放當前程式狀態暫存器的內容。在異常中斷退出時，可以用SPSR來恢復CPSR。由於使用者模式和系統模式不是異常中斷 模式，所以他沒有SPSR。當用戶在使用者模式或系統模式訪問SPSR，將產生不可預知的後果。

CPSR格式如下所示。SPSR和CPSR格式相同

程式狀態暫存器的條件碼標誌

N、Z、C、V均為條件碼標誌位。它們的內容可被算術或邏輯運算的結果所改變，並且可以決定某條指令是否被執行
在ARM狀態下，絕大多數的指令都是有條件執行的。
在Thumb狀態下，僅有分支指令是有條件執行的。

狀態暫存器的低8位（I、F、T和M[4：0]）稱為控制位，發生異常時這些位可以被改變。如果處理器執行特權模式，這些位也可以由程式修改。

中斷禁止位I、F：
I=1   禁止IRQ中斷;
F=1   禁止FIQ中斷。

 T標誌位：該位反映處理器的執行狀態
ARM體系結構v5及以上的版本的T系列處理器，當該位為1時，程式運行於Thumb狀態，否則運行於ARM狀態。
ARM體系結構v5及以上的版本的非T系列處理器，當該位為1時，執行下一條指令以引起未定義的指令異常；當該位為0時，表示運行於ARM狀態。
執行模式位M[4：0]是模式位，決定處理器的執行模式

THUMB狀態下的暫存器組織

Thumb與ARM狀態下的暫存器關係

Linux作業系統與ARM工作模式

    首先，ARM開發板在剛上電或復位後都會首先進入SVC即管理模式，此時、程式計數器R15-PC值會被賦為0x0000 0000；bootloader就是在此模式下，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核心一樣執行在ARM的SVC即管理模式下；當核心啟動完畢、準備進入使用者態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受限，因此、可以達到保護Linux作業系統核心的目的。
    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。

模式切換

當異常發生，CPU進入相應的異常模式時，以下工作是由CPU自動完成的：

1、在異常模式的R14中儲存前一工作模式的下一條即將執行的指令地址；

2、將CPSR的值複製到異常模式的SPSR中；

3、將CPSR的工作模式設為該異常模式對應的工作模式；

4、令PC值等於這個異常模式在異常向量表中的地址，即跳轉去執行異常向量表中的相應指令；

從異常工作模式退回到之前的工作模式時，需要由軟體來完成以下工作：

1、將異常模式的R14減去一個適當的值（4或8）後賦給PC暫存器；

2、將異常模式SPSR的值賦給CPSR；