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1、一、特點ARM處理器核因為其卓越的性能和顯著優(yōu)點，已經(jīng)成為高性能、低功耗、低成本嵌入式處理器核的代名詞，得到了眾多的半導(dǎo)體廠家和整機廠商的大力支持。世界上幾乎所有的半導(dǎo)體公司都獲得了ARM的授權(quán)，他們結(jié)合自身的產(chǎn)品發(fā)展，開發(fā)具有自己特色的、基于ARM核的嵌入式SoC系統(tǒng)芯片。ARM處理器已經(jīng)占據(jù)了絕大部分32、64位高端嵌入式處理器的市場，形成了移動通信、手持計算、多媒體數(shù)字消費等嵌入式解決方案事實上的標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)良的性能和廣泛的市場定位也極大地增加和豐富了ARM的資源，加速了基于ARM處理器的面向各種應(yīng)用的系統(tǒng)芯片的開發(fā)和發(fā)展，使得ARM技術(shù)獲得
2、更大的和更加廣泛的應(yīng)用，確立了ARM技術(shù)和市場的領(lǐng)先地位。第七章ARM體系結(jié)構(gòu)7.1概述使用“Thumb”的新型壓縮指令格式，使得應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)可降低系統(tǒng)成本和功耗；ARM9、ARM10、“Strong-ARM”和ARM11等系列處理器的開發(fā)，顯著地提高了ARM的性能，使得ARM技術(shù)在面向高端數(shù)字音、視頻處理等多媒體產(chǎn)品的應(yīng)用中更加廣泛；更好的軟件開發(fā)和調(diào)試環(huán)境，JTAG調(diào)試接口，加快用戶產(chǎn)品開發(fā)；更為廣泛的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟使得基于ARM的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊；嵌入在復(fù)雜SoC中、基于ARM核的調(diào)試系統(tǒng)代表著當(dāng)今片上調(diào)試技術(shù)的前沿。流水線二、RISC體
3、系結(jié)構(gòu)CISC(ComplexInstructionSetComputer)RISC(ReducedInstructionSetComputer)CISC指令集設(shè)計的主要趨勢是增加指令集的復(fù)雜度。而復(fù)雜指令集的高性能是以寶貴、有限的芯片面積為代價的。RISC的中心思想是精簡指令集的復(fù)雜度、簡化指令實現(xiàn)的硬件設(shè)計，硬件只執(zhí)行很有限的最常用的那部分指令，大部分復(fù)雜的操作則由簡單指令合成。RISC特點：指令格式和長度固定，且指令類型很少、指令功能簡單、尋址方式少而簡單，指令譯碼控制器采用硬布線邏輯，這樣易于流水線的實現(xiàn)，進而獲得高性能；由于RISC指
4、令系統(tǒng)強調(diào)了對稱、均勻、簡單，使得程序的優(yōu)化編譯效率更高；大多數(shù)指令單周期完成；極大地簡化了處理器的設(shè)計；基于RISC體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的處理器管芯面積小；開發(fā)時間短、開發(fā)成本低。PIC也采用RISC核體系結(jié)構(gòu)ARM1V1ARM2V2ARM2aS，ARM3V2aARM6，ARM600，ARM610V3ARM7，ARM700，ARM710V3ARM7TDMI，ARM710T，ARM720TARM740TV4TStrongARM，ARM8，ARM810V4ARM9TDMI，ARM920T，ARM940TV4TARM9E-SV5TEARM10TDMI，AR
5、M1020EV5TEARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S，ARM11JZF-SV6三、ARM體系結(jié)構(gòu)演化四、Thumb技術(shù)Thumb是ARM體系結(jié)構(gòu)的擴展。它從標(biāo)準(zhǔn)32位ARM指令集抽取出，重新編成16位的指令。因為Thumb指令的寬度只有ARM指令寬度的一半，故有很高的代碼密度。在運行時，Thumb指令由處理器解壓成32位的ARM指令。特點：支持Thumb的核有2套獨立的指令集，它使設(shè)計者得到ARM32位指令的性能，又能享有Thumb指令集產(chǎn)生的代碼方面的優(yōu)勢?？梢栽谛阅芎痛a大小之間取得平衡，
6、在需要較低的存儲代碼時采用Thumb指令系統(tǒng)，但有比純粹的16位系統(tǒng)有較高的實現(xiàn)性能，因為實際執(zhí)行的是32位指令，用Thumb指令編寫最小代碼量的程序，卻取得以ARM代碼執(zhí)行的最好性能。完成相同的操作，Thumb指令通常需要更多的指令，因此在對系統(tǒng)運行時間要求苛刻的應(yīng)用場合ARM指令集更為適合；Thumb指令集沒有包含進行異常處理時需要的一些指令，因此在異常中斷時，還是需要使用ARM指令，這種限制決定了Thumb指令需要和ARM指令配合使用。Thumb指令是ARM指令的子集Thumb指令與ARM指令的時間效率和空間效率關(guān)系為:存儲空間約為ARM
7、代碼的60％～70％指令數(shù)比ARM代碼多約30％～40％存儲器為32位時ARM代碼比Thumb代碼快約40％存儲器為16位時Thumb比ARM代碼快約40～50％使用Thumb代碼，存儲器的功耗會降低約30％7.2ARM編程模型一、處理器工作狀態(tài)ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)。ARM狀態(tài)：32位，ARM狀態(tài)下執(zhí)行字對準(zhǔn)的32位ARM指令。Thumb狀態(tài)：16位，Thumb狀態(tài)下執(zhí)行半字對準(zhǔn)的16位Thumb指令。在Thumb狀態(tài)下，程序計數(shù)器PC使用位1選擇另一個半字。ARM處理器可在兩種工作狀態(tài)之間切換。進入Thumb狀態(tài):當(dāng)操作數(shù)寄存器Rm的狀
8、態(tài)位bit［0］為1時，執(zhí)行BXRm指令進入Thumb狀態(tài)（指令詳細介紹見后面）。所有的異常都是再ARM狀態(tài)下進行，如果處理器在Thumb狀態(tài)進入異常
