ARM處理器概述

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1、第6章ARM處理器概述本章先簡介ARM公司及其處理器的特點，再詳細敘述各種指令集結(jié)構(gòu)和處理器系列的特點，最后介紹ARM處理器的編程模型。目錄6.1ARM公司簡介6.2ARM處理器的特點及其應(yīng)用領(lǐng)域6.3ARMISA概述6.4ARM處理器系列概述6.5ARM處理器編程模型本章習題ARM公司是全球領(lǐng)先的16/32位嵌入式RISC（ReducedInstructionSetComputer）微處理器解決方案的供應(yīng)商，向全球各大電子公司提供高性能、低功耗和低成本的RISC微處理器、外設(shè)和系統(tǒng)芯片技術(shù)授權(quán)。ARM還為開

2、發(fā)完整系統(tǒng)提供綜合技術(shù)支持。ARM公司成功的原因歸功于其三位一體的核心競爭力。首先是其領(lǐng)先業(yè)界的產(chǎn)品和技術(shù)；其次是其獨辟蹊徑、最先締造的知識產(chǎn)權(quán)授權(quán)商業(yè)模式；最后是其龐大、穩(wěn)固的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。6.1ARM公司簡介6.2ARM處理器的特點及其應(yīng)用領(lǐng)域ARM處理器立足于嵌入式市場，其設(shè)計思想并不單純地追求處理器速度，而是著眼于系統(tǒng)的整體性能。具體來講，ARM處理器的特點主要包括以下幾個方面：一些特定指令的周期數(shù)可變；內(nèi)嵌桶形移位器提供了效率更高的指令；增加特殊應(yīng)用的增強指令。ARM處理器是典型的RISC結(jié)構(gòu)；提供Th

3、umb16位指令集；條件執(zhí)行機制改善了代碼密度；到目前為止，ARM微處理器及其技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到嵌入式的各個領(lǐng)域：工業(yè)控制領(lǐng)域；成像和安全產(chǎn)品領(lǐng)域；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域；消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域；6.2ARM處理器的特點及其應(yīng)用領(lǐng)域無線通訊領(lǐng)域；數(shù)字信號處理領(lǐng)域。6.3ARMISA概述上述基礎(chǔ)版本和變體版本以及優(yōu)化技術(shù)配合使用，構(gòu)成了ARM豐富的各種具體ISA版本。具體如下：M變體版本（長乘法指令）；E變體版本（增強型DSP指令）；J變體（Java加速器Jazelle）；NEON媒體加速技術(shù)；VFP向量浮點技術(shù)；Trus

4、tZone安全技術(shù)；基礎(chǔ)版本1～7；T變體版本（Thumb指令集）；6.3ARMISA概述ARM公司精心規(guī)劃ARM指令集結(jié)構(gòu)（InstructionSetArchitecture，ISA）的發(fā)展過程，至今已有7個主要的基礎(chǔ)版本。另外，ARM還提供了幾種特殊的指令集和優(yōu)化技術(shù)：ARMv5TE：在基礎(chǔ)版本5上增加Thumb指令集（T）以及增強的DSP指令集擴展（E）；ARMv5TEJ：在基礎(chǔ)版本5上增加了Thumb指令集、DSP指令集擴展以及Java加速器技術(shù)Jazelle；ARMv6：主要基于基礎(chǔ)版本6；ARM

5、v7：基于基礎(chǔ)版本7（即Thumb-2），分為三種類型，分別命名為ARMv7-A、ARMv7-R和ARMv7-M；ARMv4：目前仍在支持的最早版本；ARMv4T：在ARMv4上增加Thumb指令集；經(jīng)過多年的發(fā)展，ARM處理器已經(jīng)形成一個龐大的家族，至今已有約14個系列的處理器產(chǎn)品問世。與ARMISA一樣，早期的一些處理器系列已經(jīng)被淘汰，ARM公司目前支持7大系列的處理器產(chǎn)品：ARM7系列處理器；ARM11系列處理器；ARM9E系列處理器；ARM10E系列處理器；6.4ARM處理器系列概述ARM9系列處理器

6、；Cortex系列處理器；SecurCore系列處理器；類型屬性ARM7ARM9ARM9EARM10EARM11Cortex處理器流水線深度3556813典型頻率(MHz)2362504705406201100典型功耗(mw/MHz)0.030.25(+cache)0.235(+cache)0.45(+cache)0.6(+cache)0.45(+cache)性能(MIPS)Dhrystone2.11303003004006752000典型的指令集結(jié)構(gòu)ARMv3ARMv4TARMv5TEARMv5TEJARM

7、v6ARMv76.4ARM處理器系列概述ARM處理器系列屬性的比較程序員為使程序在計算機上執(zhí)行而必須了解的有關(guān)計算機的基本情況稱之為編程模型。ARM處理器的編程模型主要包括：1.數(shù)據(jù)類型浮點數(shù)（IEEE754標準）；半字（16位）；字（32位）；6.5ARM處理器編程模型字節(jié)（8位）；2.處理器模式6.5ARM處理器編程模型處理器模式描述用戶模式usr正常用戶程序執(zhí)行的模式快速中斷模式fiq支持高速數(shù)據(jù)傳輸和通道處理外部中斷模式irq通常的中斷處理管理模式svc操作系統(tǒng)使用的一種保護模式中止模式abt實現(xiàn)虛擬

8、存儲器或存儲器保護未定義模式und用于支持通過軟件仿真的硬件協(xié)處理器系統(tǒng)模式sys用于運行特權(quán)級的操作系統(tǒng)任務(wù)3.寄存器組織寄存器R0～R7；寄存器CPSR和SPSR；寄存器R13~R14；寄存器R15；6.5ARM處理器編程模型寄存器R8~R12；4.異常處理機制6.5ARM處理器編程模型異常類型處理器模式異常向量正常地址高位地址復(fù)位管理0X000000000XFFFF0000未定義指令未定義0X