現(xiàn)階段半導(dǎo)體晶片商多采用ARM的處理器核心，來制造旗下處理器或微控制器等產(chǎn)品。ARM的核心可分為A、R、M三個(gè)系列，各有不同性能，因此晶片商也須依各自瞄準(zhǔn)的市場(chǎng)、功耗需求和作業(yè)系統(tǒng)等差異，來選擇較適合的核心，藉以制造性價(jià)比佳的產(chǎn)品。

　　現(xiàn)今嵌入式應(yīng)用內(nèi)須用到諸多處理器，因此半導(dǎo)體廠商也積極投入布局，舉例來說安謀國際（ARM）的處理器便廣泛應(yīng)用于嵌入式領(lǐng)域。ARM Cortex-A系列處理器經(jīng)常使用在需要多功能作業(yè)系統(tǒng)（Rich OS）或高效能的應(yīng)用中，Cortex-R系列處理器擁有較佳的即時(shí)效能，Cortex-M系列處理器則用于微控制器等類型的小型應(yīng)用。

　　目前采用Cortex-M的產(chǎn)品范圍涵蓋非常多樣化的選項(xiàng)，從外型設(shè)計(jì)小巧、功耗低的Cortex-M0，其使用在深層嵌入、對(duì)成本敏感的應(yīng)用如智慧型感測(cè)器節(jié)點(diǎn)上，到應(yīng)用在大眾市場(chǎng)的微控制器的Cortex-M3及Cortex-M4。最佳的則是Cortex-M7，其具備更高的效能，可以執(zhí)行密集運(yùn)算的工作負(fù)載，像是訊號(hào)處理等。

　　Cortex-M處理器采用的ARMv6-M和ARMv7-M架構(gòu)，是更為簡(jiǎn)易且邏輯化的程式設(shè)計(jì)模型，專為簡(jiǎn)易使用所設(shè)計(jì)。處理器核心本身在設(shè)定上較彈性，能夠用于更多樣化的實(shí)作。

　　雖然Cortex-M核心的簡(jiǎn)易性對(duì)大部分的嵌入式應(yīng)用來說是較佳的優(yōu)勢(shì)，但仍有其他應(yīng)用需要更多功能、效能更高的環(huán)境。此類應(yīng)用同樣重視效率和耗電量，且經(jīng)常需要Linux或Android等類型的平臺(tái)作業(yè)系統(tǒng)。采用此類型的作業(yè)系統(tǒng)，則能夠使用應(yīng)用范圍更廣、更具多功能且復(fù)雜的軟體生態(tài)系統(tǒng)，開發(fā)新的契機(jī)。

　　Cortex-M處理器的設(shè)計(jì)并非針對(duì)這些高階的作業(yè)系統(tǒng)，因此未包含其所需要的特定必要功能。舉例來說，這些處理器未具備記憶體管理單元（MMU），在無法支援虛擬記憶體環(huán)境的情況下，當(dāng)然也就不支援這一類的作業(yè)系統(tǒng)。若某項(xiàng)應(yīng)用需要更多功能的作業(yè)環(huán)境，首選的通常是較高效率的Cortex-A核心。這些核心提供平臺(tái)作業(yè)系統(tǒng)所需的較進(jìn)階功能，同時(shí)仍相當(dāng)重視功耗，整體來說是更為高階且彈性化的程式設(shè)計(jì)模型。

　　有鑒于此，ARM Cortex-A處理器多部署于各種深度嵌入的應(yīng)用，尤其是在需要Linux或其他多功能作業(yè)系統(tǒng)的市場(chǎng)。

　　圖1顯示Cortex-A處理器目前的應(yīng)用范圍，重點(diǎn)在于其中的較低功耗核心。本文以此一系列中的最新型Cortex-A32處理器為主。

　　圖1　Cortex-A處理器與架構(gòu)

　　Cortex-A32是進(jìn)入Cortex-A系列較理想的入門款，可用于需要多功能作業(yè)系統(tǒng)環(huán)境，或從Cortex-A處理器所提供的效能及功能中獲益的應(yīng)用。該處理器為目前擁有低功耗的ARMv8-A處理器，為穿戴式裝置、物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和多功能嵌入式應(yīng)用，尤其是需要Linux這一類平臺(tái)作業(yè)系統(tǒng)之應(yīng)用的較佳選擇。

　　搶攻32位元運(yùn)算市場(chǎng)　A系列新處理器功耗更低

　　Cortex-A32在ARM架構(gòu)中扮演著獨(dú)特的角色。其采用ARMv8-A架構(gòu)，但僅支援32位元的運(yùn)算。圖2顯示Cortex-A32如何融入ARMv8-A架構(gòu)設(shè)定，以及與Cortex-A35的差異。

　　圖2　Cortex-A32與Cortex-A35比較

　　Cortex-A35同時(shí)采用32位元的AArch32和64位元的AArch64兩種執(zhí)行狀態(tài)，能夠完整提供ARMv8-A架構(gòu)的64位元功能。另一方面，Cortex-A32則只采用32位元的AArch32執(zhí)行狀態(tài)。移除了64位元的功能以后，不僅體積縮減，對(duì)于不需要64位元功能的使用來說，更能降低其功耗。盡管嵌入式領(lǐng)域中有許多應(yīng)用都可從64位元的執(zhí)行中獲益，但有許多仍著重在32位元，且將在可預(yù)見的未來保持現(xiàn)況，而這些應(yīng)用便是Cortex-A32的目標(biāo)市場(chǎng)。

　　AArch32執(zhí)行狀態(tài)為更早期的Cortex-A處理器所采用的ARMv7-A架構(gòu)的進(jìn)化版。據(jù)了解，Cortex-A32即使不具備64位元的功能，但仍提供某些重要的強(qiáng)化，因此功耗還是優(yōu)于Cortex-A7和Cortex-A5。

　　此外，對(duì)于仍采用這些舊版ARM處理器的延伸設(shè)計(jì)，或以此相同市場(chǎng)為目標(biāo)的新設(shè)計(jì)而言，Cortex-A32仍是理想選擇。

　　AArch32優(yōu)于ARMv7-A的特點(diǎn)包括：

　?。略鲈S多新指令，加密演算功能效能更佳

　?。录尤隠oad Acquire和Store Release指令，提供更有效率的記憶體排序功能，符合最新的C++11記憶體排序語法

　?。~外的純量與SIMD浮點(diǎn)指令

　?。畯V泛的系統(tǒng)控制指令

　　這些額外功能提供更佳的效能，更勝舊版32位元ARMv7-A處理器。

　　Cortex-A32匯流排介面加入了先進(jìn)同步擴(kuò)展（ACE），因此能通過Cortex-A32來建構(gòu)完全同步的多重處理系統(tǒng)，提高所需要的更高效能。

　　假如空間或耗電量為主要的限制，Cortex-A32也有變體版本，特別針對(duì)單處理器應(yīng)用最佳化，省略互連邏輯，以節(jié)省更多的功耗。

　　Cortex-A32透過Large Physical Address Extension（LPAE）擴(kuò)大了定址實(shí)體記憶體空間，超越Cortex-A5所提供的32位元（4GB）空間，可提供40位元定址空間。

　　核心本身也整合其他多項(xiàng)有助于改善功耗的進(jìn)階功能，包括更彈性化的電源管理、更細(xì)微分布的電力區(qū)域，并使用保存功率閘級(jí)。

　　下文將比較ARMv7-M與ARMv8-A AArch32的架構(gòu)特色與差異。

　　ARMv7-M架構(gòu)特色

　　ARM Cortex-M處理器系采用ARMv7-M架構(gòu)設(shè)定，Cortex-M0和Cortex-M0+則采用類似的ARMv6-M架構(gòu)。

　　此架構(gòu)與先前的ARM架構(gòu)有許多共同的特色，且經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)，以支援深層嵌入、低成本的即時(shí)微控制器應(yīng)用。所以移除了舊架構(gòu)的許多功能，但也加入新功能，制造出一個(gè)更像類微控制器的程式設(shè)計(jì)模型。

　　舉體來說，從舊型處理器（像是常見的ARM7TDMI）的變動(dòng)可總結(jié)如下：

　?。鳂I(yè)模式的數(shù)量從七個(gè)以上大幅減少到兩個(gè)：Handler模式和Thread模式。其中一項(xiàng)模式（Handler模式）具選擇性優(yōu)先權(quán)限。

　?。畷捍嫫鳈n經(jīng)過簡(jiǎn)化。雖然開放供程式設(shè)計(jì)人員使用的暫存器基本上仍同樣是十六個(gè)，舊型架構(gòu)中所用的備份暫存器復(fù)制機(jī)制也大幅減少，因此只有Stack Pointer（r13）會(huì)在兩個(gè)作業(yè)模式中加以暫存。備份暫存器為選擇性使用，甚至可以省略。

　　．最大的變動(dòng)在于異常模式。由于一般的微控制器應(yīng)用可能會(huì)有大量的晶片周邊中斷，所以標(biāo)準(zhǔn)的巢狀向量中斷控制器（Nested Vectored Interrupt Controller， NVIC）規(guī)格會(huì)包含在架構(gòu)中，所有的Cortex-M核心均包含該規(guī)格。同樣地，異常處理模式已在包含處理常式位址的向量表上加以標(biāo)準(zhǔn)化。內(nèi)容的儲(chǔ)存與回復(fù)作業(yè)完全在硬體上實(shí)作，簡(jiǎn)化寫入中斷處理的軟體工作，如此可在實(shí)作時(shí)達(dá)到非常低且可預(yù)測(cè)的中斷延遲時(shí)間。

　?。瓵RMv7-M定義選擇性的記憶體保護(hù)架構(gòu)，該架構(gòu)與某些舊型ARM處理器所用的架構(gòu)類似。裸機(jī)系統(tǒng)或在即時(shí)作業(yè)系統(tǒng)（RTOS）下運(yùn)作的系統(tǒng)由于通常不需要虛擬記憶體，因此不支援虛擬記憶體。

　?。疄橹г鞣N即時(shí)作業(yè)系統(tǒng)的運(yùn)作和執(zhí)行，有些標(biāo)準(zhǔn)的晶片周邊也會(huì)在架構(gòu)中加以定義，如SysTick Timer。

　?。疄榭s小處理器核心的大小，ARMv7-M處理器的運(yùn)行限縮到只有Thumb指令集（包含Thumb-2延伸），僅執(zhí)行最小的子集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最小的核心。

　　ARMv8-A AArch32特色

　　Cortex-A處理器采用ARMv7-A或ARMv8-A架構(gòu)設(shè)定。ARMv8-A處理器提供AArch32執(zhí)行狀態(tài)，為32位元ARMv7-A架構(gòu)的向下相容演化版。這些架構(gòu)可實(shí)現(xiàn)專門設(shè)計(jì)用來支援Linux、Android、Windows等平臺(tái)作業(yè)系統(tǒng)的功能，而這些系統(tǒng)需要虛擬記憶體環(huán)境。

　　其與Cortex-M處理器核心截然不同的特定功能包括：

　?。衅邆€(gè)以上的作業(yè)模式：User、Supervisor、阻斷要求（IRQ）、快速中斷（Fast Interrupt， FIQ）、Undefined、Abort、System。每一模式皆用于處理特定類型事件（例如IRQ模式便是設(shè)計(jì)用于處理IRQ中斷）。AArch32亦支援Hyp和Monitor這兩個(gè)額外的模式，這兩個(gè)模式分別用于虛擬化及ARM TrustZone技術(shù)。

　?。丝捎玫牡卿洈?shù)量相同（16），AArch32還有許多與上述作業(yè)模式相關(guān)的“備份”暫存器。進(jìn)入相關(guān)的作業(yè)模式時(shí)，這些暫存器將取代User模式下的暫存器。如此可簡(jiǎn)化許多異常處理工作，但也表示機(jī)器的管理和初始化工作將增加。

　?。洚惓ＤＪ綐O為不同，其原型存在于最早的ARM架構(gòu)裝置中。具體來說，向量表包含一組可執(zhí)行的指令集，而不是位址，且內(nèi)容的儲(chǔ)存與回復(fù)Restore工作幾乎完全交給程式設(shè)計(jì)人員執(zhí)行。

　?。畲蟮牟町愂羌尤肓擞洃涹w管理單元，可執(zhí)行核心所核發(fā)之虛擬位址，以及記憶體系統(tǒng)所需要的實(shí)體位址間的轉(zhuǎn)譯。如此便能實(shí)作完全的隨選分頁虛擬記憶體環(huán)境，以供Linux等平臺(tái)作業(yè)系統(tǒng)使用。

　　ARMv7-M與AArch32的差異

　　從采用Cortex-M處理器的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到采用Cortex-A32處理器時(shí)，有許多新功能值得關(guān)注。

　　雖然這兩種架構(gòu)有許多類似之處（如備份暫存器和指令集之間有許多相同點(diǎn)），但重要的是ARMv8-A架構(gòu)的AArch32執(zhí)行狀態(tài)所含的許多功能，均是以舊型架構(gòu)的功能為基礎(chǔ)。

　　接下來說明AArch32所具備，但為ARMv7-M所無或差異極大的功能。

　　作業(yè)模式

　　如圖3所示，ARMv7-M只定義兩個(gè)作業(yè)模式：Thread模式與Handler模式。若無需要，Handler模式可選擇性取消優(yōu)先權(quán)限，雖然這項(xiàng)功能未必須要在軟體內(nèi)使用。Handler模式適用于處理異常，Thread模式則用于使用者處理程序。這兩個(gè)模式轉(zhuǎn)換基本上是自動(dòng)的，會(huì)在特定事件下發(fā)生，如圖3所示。例如，發(fā)生異常時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入Handler模式，異常處理完成時(shí)則會(huì)退出Handler模式。SVCall指令為主要的方法，軟體用其來進(jìn)入Handler模式（也可將啟用的IRQ設(shè)定為待處理狀態(tài)，以執(zhí)行Handler）。

　　圖3　ARMv7-M作業(yè)模式

　　圖4則顯示AArch32執(zhí)行狀態(tài)支援的作業(yè)模式。與ARMv7-M相較，AArch32有七個(gè)基本模式，其中五個(gè)指定用于處理特定異常。例如，取得FIQ異常時(shí)會(huì)進(jìn)入FIQ模式；若發(fā)生未定義指令等情形，會(huì)進(jìn)入U(xiǎn)ndef模式。

　　圖4　AArch32作業(yè)模式

　　模式的轉(zhuǎn)換通常為自動(dòng)發(fā)生，但也可在Current Program Status Register（CPSR）中寫入Mode欄位，用軟體控制來完整切換模式。其細(xì)節(jié)描述如下。與SVCall指令類似，SVC指令用于讓軟體引發(fā)SVC異常并進(jìn)入SVC模式。

　　圖4中未顯示AArch32所支援的另兩個(gè)模式（為節(jié)省空間），也就是Hyp模式（用于Hypervisor）與Monitor模式（用于TrustZone安全性）。相關(guān)主題較為復(fù)雜，本文不予討論。

　　備份暫存器

　　圖5顯示ARMv7-M和AArch32的備份暫存器?？煽闯觯S多暫存器為共有，因?yàn)檫@兩種架構(gòu)均是沿襲自ARMv6及先前的架構(gòu)。

　　圖5　ARMv7-M登錄集

　　多數(shù)指令可存取十三個(gè)通用型的暫存器r0-r12。在這兩種架構(gòu)中，r13保留為Stack Pointer（SP），r14保留為Link Register（LR），r15則保留為Program Counter（PC）。在ARMv7-M中，這些特殊暫存器的存取僅限于某些反映這些暫存器功能的特定使用狀況；在AArch32中，這些暫存器的存取則類似任何其他通用的暫存器（雖然變更Program Counter的數(shù)值可能造成非預(yù)期的副作用）。

　　ARMv7-M指定小部分額外特殊用途的暫存器PRIMASK、FAULTMASK、xPSR、CONTROL和BASEPRI，用于控制及設(shè)定處理器，及用于管理異常處理。

　　指令集

　　圖5與圖6分別是ARMv7-M與AArch32登錄集，兩相比較可看出AArch32也提供許多與特定作業(yè)模式關(guān)聯(lián)的暫存器。這些暫存器會(huì)在進(jìn)入相關(guān)的模式時(shí)與其在User模式下的暫存器交換。除了少數(shù)特殊指令，其他指令均無法存取這些暫存器，但也無法直接存取。其數(shù)值在模式變更時(shí)亦會(huì)保留，有助于處理異常。每個(gè)異常模式皆有自己的專屬SP，每個(gè)異常均可在獨(dú)立的堆疊上處理，因此異常處理的程式設(shè)計(jì)更為穩(wěn)固且安全。取得異常時(shí)，相關(guān)模式下的LR設(shè)定為異常傳回位址。

　　圖6　AArch32登錄集

　　每個(gè)異常模式下會(huì)出現(xiàn)的還有叫SPSR的額外暫存器。SPSR用于在進(jìn)入例外時(shí)取得目前CPSR數(shù)值的快照，搭配LR使用下，可提供自動(dòng)化的內(nèi)容儲(chǔ)存。

　　AArch32圖中未顯示Mon和Hyp模式，其各自支援備份暫存器的R13和R14，如同其他的模式。

　　在Cortex-A中，另有一個(gè)與ARM NEON SIMD指令集（如下所述）相關(guān)的備份暫存器，共包含三十二個(gè)128位元寬度的暫存器。每個(gè)暫存器均可定址為字組、雙字組或四字組，且NEON指令集從位元組到四字組均支援向量作業(yè)。

　　異常模式

　　這兩個(gè)架構(gòu)的異常模式有相當(dāng)大的差異，兩者均支援內(nèi)部與外部異常，可由系統(tǒng)事件或外部周邊中斷所執(zhí)行。

　　ARMv7-M支援與傳統(tǒng)微控制器極為類似的模型，所有外部中斷分別透過包含處理常式位址的向量表來向量。

　　AArch32支援的模型則類似舊型ARM架構(gòu)，當(dāng)中只有八個(gè)有獨(dú)立向量的異常類型。向量表包含可執(zhí)行的指令，其通常為直接連往合適的異常處理常式的分支指令。僅支援兩個(gè)外部中斷來源：FIQ和IRQ。一般只會(huì)有一個(gè)高優(yōu)先的中斷連接至FIQ，其余則連接至IRQ。亦即系統(tǒng)必須整合軟體分配器，或如同現(xiàn)代化系統(tǒng)所常見的，包含可用個(gè)別向量位址進(jìn)行程式設(shè)計(jì)的Vectored Interrupt Controller（VIC）。

　　許多Cortex-A系統(tǒng)包含采用ARM之Generic Interrupt Controller（GIC）架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)中斷控制器。GIC可作為許多實(shí)體中斷和ARM核心的兩個(gè)中斷輸入（FIQ和IRQ）之間的介面。其可處理優(yōu)先順序的決定、遮掩、個(gè)別中斷啟用/停用和搶奪。

　　指令集

　　ARM指令集自25年前在ARM1首次推出后已經(jīng)過許多演進(jìn)。Cortex-A處理器實(shí)際上支援兩個(gè)指令集，每個(gè)指令集均有許多延伸。

　　．ARM指令集

　　ARM指令集以第一個(gè)ARM處理器所支援的原始指令集為基礎(chǔ)，但已經(jīng)過多次延伸。其為load-store指令集，內(nèi)含獨(dú)立指令群組，可用于資料處理、記憶體存取、系統(tǒng)控制及控制流量。現(xiàn)代的ARM指令集具有高效能，且范圍廣泛。此指令集中的所有指令均以固定長度的32位元字組編碼，且字組邊界必須對(duì)齊。

　?。甌humb指令集

　　Thumb指令集為ARM指令集的子集，其中每個(gè)指令均編碼為16位元的半字組，其半字組邊界必須對(duì)齊。Thumb指令集的原始概念是為了在編譯C之類的高階語言時(shí)，縮小最常用指令的大小，藉此改善程式碼的密度。指令縮小后，由于指定的快取行內(nèi)可放入更多指令，因此也有助于從指令快取內(nèi)執(zhí)行。

　?。M(jìn)階SIMD延伸集

　　進(jìn)階SIMD延伸集（Advanced SIMD Extensions）亦稱為NEON，是大型的指令集，可利用延伸暫存器組合提供SIMD向量處理功能。

　?。蛄扛↑c(diǎn)（VFP）

　　VFP指令集在與NEON相同的備份暫存器上執(zhí)行，其可提供高效能的IEEE-754相容單一與雙重精準(zhǔn)浮點(diǎn)作業(yè)。

　?。甌humb-2技術(shù)

　　Thumb-2為延伸集的名稱，在ARMv6T2（首先出現(xiàn)在ARM1156T2-S處理器）加入到Thumb指令集內(nèi)。其為混合長度的指令集，結(jié)合Thumb的程式碼密度與ARM指令集的較高效能與彈性。

　　假如使用者已利用Cortex-M微控制器進(jìn)行開發(fā)，應(yīng)該會(huì)對(duì)Thumb-2很熟悉。這些程式碼在從最?。–ortex-M0和Cortex-M0+）到最大（Cortex-M7）的各種子集中僅支援Thumb-2。轉(zhuǎn)移到Cortex-A處理器，能為程式碼生成開啟許多可能性。

　　一般來說，多數(shù)針對(duì)Cortex-A處理器編譯的高階程式碼將以Thumb（含Thumb-2）為目標(biāo)。因此編譯人員可獲得最大的自由，在有多重選擇下合理選擇所要使用的指令，在針對(duì)程式碼空間進(jìn)行編譯與針對(duì)效能進(jìn)行編譯兩種情況下實(shí)現(xiàn)最高的差異。

　　ARM指令集通常用于必須要達(dá)到最高效能的程式碼區(qū)段。這些區(qū)段有時(shí)可在組譯器內(nèi)手動(dòng)編碼，而ARM指令集通常會(huì)是最好的選擇。

　　NEON指令集可用下列多種方式存?。?/p>

　　．有程式庫支援常見的數(shù)學(xué)與分析功能及演算法。

　?。幾g器支援完整的內(nèi)部功能集，允許從C直接存取完整的NEON指令集。透過這種方法，NEON作業(yè)便能以最便利的方式與C程式碼交錯(cuò)處理。

　　．NEON可直接在組譯器內(nèi)手動(dòng)執(zhí)行。

　　．編譯器亦支援反覆回路的自動(dòng)向量。只要遵循一些簡(jiǎn)單的指示來編寫程式碼，即使是稍顯復(fù)雜的回路，編譯器也能有效執(zhí)行及向量化。

　　如果使用者熟悉ARMv7-A處理器，應(yīng)該也會(huì)注意到ARMv8-A加入一些額外的指令。

　　．密碼編譯延伸模組（Cryptographic Extensions）

　　這些指令為ARMv8-A新加入，目的是為了有效實(shí)作常見的加密功能建構(gòu)區(qū)塊演算法。這些延伸是在NEON備份暫存器上運(yùn)作。

　　．Load-Acquire和Store-Release

　　這些新指令符合C++11記憶體排序語法，能提升編譯效率。也可用來減少對(duì)資料側(cè)記憶體局限的需求，并部分減少與其相關(guān)的工作量。

　　還有一些其他與浮點(diǎn)和限制指令有關(guān)的小型延伸。

　　虛擬記憶體支援

　　支援完整虛擬記憶體環(huán)境為ARMv8-A主要功能之一，正是透過這項(xiàng)功能，這些裝置才能支援Linux和Android等平臺(tái)作業(yè)系統(tǒng)。因此，虛擬記憶體功能經(jīng)常也是在這些核心中進(jìn)行選擇時(shí)最為關(guān)鍵的條件。

　　虛擬記憶體環(huán)境可讓作業(yè)系統(tǒng)管理記憶體時(shí)更富彈性，像是使個(gè)別處理程序動(dòng)態(tài)延伸堆疊區(qū)，啟用個(gè)別的程式碼，讓資料區(qū)能視需要在外部?jī)?chǔ)存空間內(nèi)部和外部進(jìn)行分頁，讓個(gè)別的使用者處理程序可以檢視完全相同的系統(tǒng)記憶體配置圖。

　　為發(fā)揮作用，虛擬記憶體在處理器所配發(fā)的每個(gè)位址上加入了“轉(zhuǎn)譯”，如圖7所示。軟體會(huì)在“虛擬位址空間”執(zhí)行，還有一個(gè)名為記憶體管理單元的區(qū)塊會(huì)將其轉(zhuǎn)譯為實(shí)體位址空間。

　　圖7　虛擬記憶體

　　為了使作業(yè)系統(tǒng)完整控制存取權(quán)限等內(nèi)容，以針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的各項(xiàng)使用者工作及作業(yè)系統(tǒng)本身建立新的虛擬記憶體配置圖。每項(xiàng)工作可當(dāng)作系統(tǒng)內(nèi)唯一的工作，在自己的虛擬記憶體空間內(nèi)執(zhí)行。只有作業(yè)系統(tǒng)知道工作程式碼及資料區(qū)在外部實(shí)體記憶體內(nèi)的實(shí)體位置。

　　在切換工作時(shí)，作業(yè)系統(tǒng)的其中一項(xiàng)任務(wù)就是重新設(shè)定記憶體管理單元，以啟用傳入工作所用的程式碼及資料，同時(shí)讓傳出工作的記憶體暫時(shí)無法存取。如此可強(qiáng)制區(qū)分工作，為安全且彈性的系統(tǒng)的必要元素。

　　此處不會(huì)提供完整說明，ARM處理器內(nèi)的記憶體管理單元使用保留在外部記憶體中的“分頁表”所含的資料來帶動(dòng)及控制轉(zhuǎn)譯。系統(tǒng)整合多項(xiàng)最佳化作業(yè)（例如，包含Translation Lookaside Buffers，或簡(jiǎn)稱為TLB，能為最近使用過的轉(zhuǎn)譯建立快取，以減少讀取分頁表的工作量），可盡量縮小轉(zhuǎn)譯處理程序的工作量。

　　從ARMv7-M到ARMv7-A的軟體轉(zhuǎn)移

　　多數(shù)的高階軟體皆須要簡(jiǎn)單的重新編譯。下列區(qū)域的軟體則須詳加注意：

　　．重置程式碼及其他例外處理常式

　　如果使用作業(yè)系統(tǒng)，這部分的工作將由作業(yè)系統(tǒng)所提供的工具來處理。多數(shù)情況下，常見作業(yè)系統(tǒng)的連接埠將透過公開網(wǎng)域散布或裝置供應(yīng)商提供。

　　因異常模式差異較大，因此須重新寫入中斷處理常式。作業(yè)系統(tǒng)同樣會(huì)提供基礎(chǔ)架構(gòu)來完成這部分工作，藉以簡(jiǎn)單地重新編譯多數(shù)中斷處理常式的主體。

　　．周邊驅(qū)動(dòng)程式

　　從RTOS轉(zhuǎn)移到Linux這類的多功能平臺(tái)作業(yè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用程式碼及周邊驅(qū)動(dòng)程式須更明確地加以區(qū)隔。

　　．系統(tǒng)組態(tài)功能

　　采用Cortex-M與Cortex-A的裝置在提供系統(tǒng)組態(tài)與控制功能存取方面有較大的差異。Cortex-M處理器通常透過具名或記憶體對(duì)映的暫存器來設(shè)定，可直接讀取及寫入，以達(dá)成所要的功能。Cortex-A處理器（為Cortex-A32所支援的AArch32執(zhí)行狀態(tài)）則是透過“系統(tǒng)控制協(xié)同處理器”來支援設(shè)定。概念性的“協(xié)同處理器15”包含大量的設(shè)定暫存器集，使用專屬的指令進(jìn)行讀取及寫入。非由作業(yè)系統(tǒng)執(zhí)行的系統(tǒng)組態(tài)功能則須重新寫入，以完成這部分的工作。也就是說，作業(yè)系統(tǒng)通常會(huì)提供應(yīng)用程式介面（API），以用于須要由使用者介面存取的功能。

　?。畢R編程式碼

　　很明顯地，匯編程式碼也須特別注意。因?yàn)閷懭雲(yún)R編程式碼的其中一個(gè)主要原因，便是為了獲得最高的效能，因此必須詳加檢驗(yàn)這些功能，確定重新寫入能在存取NEON等某些延伸指令集功能時(shí)提供好處。若舊型的匯編程式碼已使用“Uniform Assembler Language（UAL）”語法寫入，則多數(shù)程式碼將簡(jiǎn)單地重新匯編為ARM或Thumb指令。