《ARM体系结构介绍》PPT课件

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1、第一讲ARM体系结构介绍面向二十一世纪的嵌入式系统技术黑龙江科技学院电信学院课程简介课程内容：ARM体系结构介绍。课程目的：了解ARM分类方法，流水线含义，处理器状态与模式及两种状态集。讲座时间：45分钟本节主要内容ARM发展历程及其体系结构介绍。ARM及其发展历程。基本概念处理器分类体系结构指令系统ARM介绍ARM（AdvancedRISCMachines），由英国ARM公司开发的一种被业界统称为ARM体系结构的微处理器内核技术。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。目前，已有N多家半导体厂商采用ARM技术

2、知识产权（IP）核的微处理器，如Intel、Motorola、Sumsang、Philips。涉及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，可以说ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。由于ARM在业界的广泛应用，因此采用ARM技术可获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。对于就业来讲，掌握ARM技术可以到国内外采用ARM内核技术的半导体公司供职，或到选用ARM芯片进行产品设计的公司就职。体系结构业界常用体系结构有：ARM、X86、

3、PowerPC、68K。体系结构所涉及的内容有：(1)指令系统(2)数据表示(3)操作数的寻址方式(4)寄存器的构成定义(5)中断机构和例外条件(6)存储体系和管理(7)I/O结构(8)机器工作状态定义和切换(9)信息保护。体系结构的概念理解，用汇编语言将CPU全部性能发挥出来后所用到的指令集系统与CPU资源ARM体系结构的特点具有RISC体系的一般特点。具有大量的寄存器。绝大多数操作在寄存器中进行，通过Load/Store指令系统在内存和寄存器间传递数据。寻址方式简单。采用固定长度的指令格式。ARM体系采用了一些特别技术，其特色表现

4、如下。在同一数据处理指令中包含算术逻辑处理和移位处理。使用地址自动增加（减少）优化程序中循环处理。Load/Store指令可以批量传输数据，提高数据传输效率。所有指令都可根据前面指令执行结果，决定是否执行，以提高指令效率。ARM体系结构的指令集版本变化ARM指令集系统从开始发展到现在已经有六个版本，其指令功能越来越强、越来越丰富。以ARM5版本为例，其在ARM4的基础上增强了功能。提高了T类变种处理器中ARM/Thumb状态间切换效率。对于T与非T变种指令使用相同的代码生成技术。增加前导零计数，使整数除法和中断优先级排队更有效。增加了

5、软件断点中断。为协处理器设计提供了更多的可选指令。更为严格地定义了乘法指令对条件标志位的影响。目前比较常用的就是ARMV4和ARMV5版本。在ARM11中采用了ARMV6的版本。ARM体系下的变种变种是为支持某种特定功能而特别设计的一个子集。T变种，即Thumb指令集，长度16位，代码效率高。ARMv4采用的是T1版本，ARMv5采用的是T2版本。M变种，是指长乘法指令，32位整数相乘生成64位整数。E变种，是指增强型DSP指令，增强DSP算法处理能力。J变种，是指Jave加速器Jazelle，芯片支持虚拟机功能。SIMD变种，是指A

6、RM媒体功能扩展，为处理器提供高性能的音频/视频处理技术。各种处理器所属ARM/Thumb体系版本可从处理器文档中看出。比如IXP425所属ARMv5TE版本。M变种从ARMv4版本后都已支持。ARM系列处理器分类ARM微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于ARM体系结构的处理器，除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。－ARM7系列－ARM9系列－ARM9E系列－ARM10E系列－SecurCore系列－Inter的Xscale－ARM11ARM7、ARM9、ARM9E和Xsc

7、ale为4个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专为安全要求较高的应用而设计ARM7微处理器系列ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM7微处理器系列具有如下特点：－能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。－代码密度高并兼容16位的Thumb指令集。－主频最高可达130MIPS，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。ARM7系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、AR

8、M720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属低端ARM处理器核。TDMI的基本含义ARM除以前的指令集版本的变种以外，还增加了相应内嵌的调试功能接口。T：支持16位压缩