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简介

1。Cortex-M3：32位 处理器内核。

a.数据路径是32位；
b.寄存器是32位；
c.存储器接口也是32位。

2。CM3采用哈佛结构。

CM3采用哈佛结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可使取指和数据访问并行不悖。
为了实现“取指和数据访问并行不悖”这个特性，CM3内部含有好几条总线接口，每条都为自己的应用场合优化过，而且可并行工作。
但，指令总线和数据总线共享同一个存储器空间(一个统一的存储器系统)。
PS：

哈佛结构：将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。为并行体系结构。主要特点：将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。

CM3提供可选的MPU。

比较复杂的应用可能需要更多的存储系统功能，为此CM3提供一个可选的MPU，且在需要的情况下，可使用外部的cache。
另外，在CM3中，小端模式和大端模式都是支持的。

PS：
MPU： Memory Protection Unit，内存保护单元。
MPU中一个域就是一些属性值及其对应的一片内存。这些属性包括：起始地址、长度、读写权限以及缓存等。
ARM940具有不同的域来控制指令内存和数据内存。
内核可以定义8对区域，分别控制8个指令和数据内存区域。
域和域可以重叠，并且可设置不同的优先级。域的起始地址必须是其大小的整数倍。另外，域的大小可以4K到4G间任意一个2的指数，如：4K，8K，16K。。。

cache：一种后关系型数据库，能并发访问同一数据的数据库技术。

大小端模式：
大端模式：Big-endian。指数据的高字节保存在内存的低地址中，而数据的低字节保存在内存的高地址。地址由小向大增加，而数据从高位往低位放。
小端模式：Little-endian。指数据的高字节保存在内存的高地址中，而数据的低字节保存在内存的低地址中。这种存储模式将地址和数据位权有效地结合起来，高地址部分权值高、低地址部分权值低。

寄存器组

Cortex-M3处理器拥有R0-R15的寄存器组。

R0-R12：32位通用寄存器，用于数据操作。

注意：绝大多数16位Thumb指令只能方位R0·R7；32位Thumb-2指令可以方位所有寄存器。

R13：堆栈指针SP。

SP有两个分别为主堆栈指针(MSP)和进程堆栈指针（PSP）。但任一时刻只能使用其中一个，即：Banked（adj. 堆积的）寄存器。
主堆栈指针(MSP): 复位后缺省使用的堆栈指针，用于操作系统内核以及异常处理例程（包括：中断服务例程）
进程堆栈指针（PSP）：由用户的应用程序代码使用。
堆栈指针的最低两位永远是0——即：堆栈总是4字节对齐的。

异常（exception）：在ARM编程领域，凡是打断程序顺序执行的事件，都被称为异常。
除了外部中断外，当有指令执行了“非法操作”，或者访问被禁的内存区间，因各种错误产生的fault，以及不可屏蔽中断发生时，都会打断程序的执行，这些情况统称为异常。程序代码可主动请求进入异常状态(常用于系统调用)。

R14：连接寄存器。

当呼叫一个子程序时，由R14寄存器返回地址。
ARM为了减少访问内存的次数，把返回地址直接存储在寄存器中。使很多只有1级子程序调用的代码无需访问内存（堆栈内存），从而提高子程序调用的效率。若多于1级，则需要把前一级的R14值压到堆栈里。
在ARM上编程时，应尽量只使用寄存器保护中间结果，迫不得已才访问内存。
溅出：在RISC处理器中，为了强调访问内存操作越过了处理器的接线，并带来了对性能的不利影响。

R15：程序计数寄存器。

指向当前的程序地址。若改变R15的值，就能改变程序的执行流。

特殊功能寄存器。

Cortex-M3在内核水平上搭载了若干特殊功能寄存器，包括：程序状态字寄存器组（PSRs）、中断屏蔽寄存器组（PRIMASK、FAULTMASK、BASEPRI）、控制寄存器（CONTROL）。

PS：
ALU：arithmetic and logic unit，算术逻辑单元，是实现多组算术运算和逻辑运算的组合逻辑电路。是CPU的执行单元，是由“AND GATE”和“OR Gate”构成的算术逻辑单元，主要功能是进行二元的算术运算，如：加减乘（不包括整数除法）。

操作模式和特权级别

Cortex-M3处理器支持2种处理器的操作模式，和支持两级特权操作。

操作模式，用于 区别 普通应用程序的代码 和 异常服务例程的代码：
1。处理者模式（ handler mode）
2。线程模式（thread mode）

特权分级，提供存储器访问的保护机制：
1。特权级
2。用户级

从用户级到特权级的唯一途径——异常：
若在程序执行过程中触发了一个异常，处理器总是先切换到特权级，并在异常服务例程执行完毕退出是，返回先前的状态。

内建的嵌套向量中断控制器

嵌套向量中断控制器NVIC （ Nested Vectored Interrupt Controller），功能：
1。可嵌套中断支持
——作用范围：覆盖所有的外部中断和绝大多数系统异常。这些异常可被赋予不同的优先级，xPSR的专用字段存储当前优先级。发生异常时，硬件自动比较该异常和当前异常的优先级，若更改，中断当前的服务程序——立即抢占。
2。向量中断支持
——开始响应中断后，CM3会自动定位-张向量表，并根据中断号，从表中找出ISR（中断服务程序，Interrupt Service Routines）的入口地址，然后跳转执行。意义：中断延时时间大为缩短。
3。动态优先级调整支持
软件可在运行期间更改中断的优先级。
4。中断延迟大大缩短
新特性：自动的现场保护和恢复——用于缩短中断嵌套的ISR间延迟。
5。中断可屏蔽
既可以屏蔽优先级低于某个阈值的中断、异常(设置 BASEPRI 寄存器)，
也可以全体封杀（设置PRIMASK和FAULTMASK寄存器）。
目的：让时间关键（time-critical）的任务能在死线（deadline）到来之前完成，而不被干扰。

存储器映射

Cortex-M3支持4GB存储空间。

总线接口

Cortex-M3内部有若干个总线接口，以使CM3能同时取址和访问内存：
1。指令存储区总线(2条)——负责对代码存储区的访问，I-code总线（取指）和D-Code（查表等操作）·。
2。系统总线——用于访问内存和外设，覆盖区域：SRAM、片上外设、片上RAM、片上扩展设备，以及系统级存储区的部分空间。
3。私有外设总线——主要访问调试组件，部分方位私有外设，位于系统级存储区。

存储区保护单元（MPU）

MPU为可选。配上后，可对特权级和用户级访问分别施加不同的访问限制。

指令集

Cortex-M3 只使用Thumb-2指令集。

中断和异常

CM3支持11种系统异常，外加240个外部中断输入。
此外，CM3还有1个NMI（不可屏蔽中断）输入脚，被置为有效时，NMI服务例程会无条件地执行。

调试支持