第2章 ARM技术及体系结构.ppt

第2章ARM技术及体系结构
嵌入式ARM处理器概况
ARM处理器技术
ARM7处理器结构
ARM7TDMI的工作状态及模式
ARM7内部寄存器
ARM体系的异常处理
ARM体系的存储方式
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嵌入式ARM处理器概况
ARM体系的版本说明
ARM内核的命名
常用ARM处理器系列介绍
ARM公司简介
ARM 即Advanced RISC Machines的缩写,作为:①公司的名字,②一类微处理器的通称,③一种技术的名称。
1985年4月26日,第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生。1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。
ARM公司设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC 处理器。目前已经成为市场上主流的处理器。
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ARM
授权费
IP
ARM 创造和
设计IP
Partner
产品,例如:芯片
Partner把ARM IP 和其他 IP 集成进产品
OEM
Customer
版权费
单价
OEM 用来自ARM Partner的芯片设计制造最终用户产品
业务拓展/ 市场格局
ARM的业务模型
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ARM体系的版本说明
ARM公司定义了7种ARM指令集体系结构版本。
ARM版本Ⅰ: V1版架构,在原型机ARM1出现过,只有26位寻址空间,没有用于商业产品。
ARM版本Ⅱ: V2版架构,对V1版进行了扩展,例如ARM2和ARM3(V2a)架构。包含了对32位乘法指令和协处理器指令的支持。
ARM版本Ⅲ:V3版架构,在1990年设计ARM6中采用了版本3。具有片上高速缓存、MMU和写缓冲等功能。寻址空间增至32位(4GB)。
目前V1~V3版本目前都已废弃。
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ARM体系的版本说明
ARM版本Ⅳ:V4版架构,在V3版上作了进一步扩充,V4版架构是目前应用最广的ARM体系结构,ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都采用该架构。
ARM版本Ⅴ:V5版架构,是在V4版基础上增加了一些新的指令,如:转移BLX指令、计数前导零CLZ指令、BRK中断指令,DSP指令集(E增强型) 、在ARM10和Xscale都采用该版架构。
ARM版本Ⅵ:V6版架构,V6版架构是2001年发布的,首先在2002年春季发布的ARM11处理器中使用。采用单指令多数据SIMD(Single Instruction, Multiple Data)技术,将语音及图像处理功能提高了4倍。
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ARM体系的版本说明
ARM版本Ⅶ:V7版架构,ARMv7架构是ARMv6架构的基础上诞生的,该架构采用了Thumb-2技术。Thumb-2技术比纯32位代码少使用31%的内存,减小了系统开销;同时能够比已有的基于Thumb技术的解决方案提高38%的性能。
V7版架构分为三类:
Cortex-A系列,应用处理器,目前提供Cortex-A5、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A15等产品。
Cortex-M系列,嵌入式控制器,目前提供Cortex-M4、Cortex-M3、Cortex-M1 FPGA和 Cortex-M0处理器。
Cortex-R系列,深嵌入式实时系统,目前,此系列包含 Cortex-R4 和 Cortex-R4F 处理器。
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ARM内核的命名
ARM命名格式如下:
ARM{x}{y}{z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{-S}
x:系列号,例如ARM7中的“7”、ARM9中的“9”;
y:内部存储管理/保护单元,例如ARM72中的“2”、ARM94中的“4”;
z:内含有高速缓存Cache;
T:支持16位的Thumb指令集;
D:支持JTAG片上调试;
M:支持长乘法操作(64位结果)的ARM指令,包含快速乘法器;
I:带有嵌入式追踪宏单元ETM(Embedded Trace Macro),用来设置断点和观察点;
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ARM内核的命名
E:增强型DSP指令(基于TDMI);
J:含有Java加速器Jazelle,与Java虚拟机相比,Java加速器Jazelle使Java代码运行速度提高了8倍,功耗降低到原来的80%;
F:向量浮点运算单元;
S:可综合版本,意味着处理器内核是以源代码形式提供的。
ARM{x}{y}{z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{-S}
版本V7用字符串ARM Cortex开头,随后附加-A、-R、-M表示处理器的市场定位方向,其后跟有数字,表示该方向产品的序列号。
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