2.2 CM3处理器的工作模式及状态

不同的应用会有不同的模式，不同的模式解决不同的问题，模式代表着一组特定的应用或某类问题的解决方案。CM3中引入模式是为了区别普通应用程序代码与异常程序代码。

CM3中提供了一种存储器访问的保护机制，使得普通应用程序代码不能意外或恶意地执行涉及要害的操作，因此处理器为程序赋予了两种权限，分别为特权级和用户级。特权执行可以访问所有资源。非特权执行对有些资源的访问受到限制或不允许访问。

CM3下的工作模式和权限如表2-1所示。工作模式转换图如图2-3所示。

在CM3运行主程序代码（线程模式）时，既可以使用特权级，又可以使用用户级，但是异常程序代码必须在特权级下执行。复位后，处理器默认进入线程模式特权级访问。在特权级下，程序可以访问所有存储器，并且可以执行所有指令，但若有存储器保护单元（MPU），则MPU规定的“禁地”不能访问。特权级下的程序功能比用户级多一些。一旦进入用户级，用户级的程序不能简单地试图改写控制寄存器（详见2.3节）就返回特权级，它必须先执行一条系统调用指令（SVC），这会触发SVC异常（详见2.8节），然后由异常程序代码（通常是操作系统的一部分）接管，如果批准进入，则异常程序代码修改CONTROL寄存器，只有这样才能在用户级的线程模式下重新返回特权级。

事实上，从用户级到特权级的唯一途径就是异常，如果在程序执行过程中触发了一个异常，则处理器先切换到特权级，并且在异常程序代码执行完毕退出时返回先前的状态，也可以手工指定返回的状态。

通过引入特权级和用户级，就能够在硬件上限制某些不受信任的或尚未调试好的程序，禁止它们随意配置重要的寄存器，因而系统的可靠性得到了提高。如果配置了MPU，则它还可以作为特权机制的补充——保护关键的存储区域不被破坏，这些区域通常是操作系统所在区域。举例来说，操作系统的内核通常都是在特权级下执行的，所有未被MP U禁止的存储器都可以访问。在操作系统开启了一个应用程序后，通常都会让它在用户级下执行，从而使操作系统不会因某个程序的崩溃或恶意破坏而受损。

CM3处理器还有Thumb和调试两种状态。Thumb状态是16位和32位半字对齐的Thumb与Thumb-2指令的正常执行状态。进行调试时，处理器会进入调试状态。

CM3处理器的工作模式、权限等的划分，使得它运行时更加安全，不会因为一些小的失误导致整个系统崩溃。此外，CM3处理器还专门配置了MPU，可以控制多片内存区域的读/写权限，从而有效地防止应用程序的非法访问。 pwZ6yixKtKe3EqZ7uHtYsURGVde5bQXGCjzetwSCGadX8osKuDoMvVUX11rOUnqt