arm体系结构及常用接口简介

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1、1第二章ARM体系结构及常用接口简介ARM－AdvancedRISCMachines2ARM（AdvancedRISCMachines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。ARM技术的应用领域及特点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。精简指令集系统RISC（ReducedInstructionSetComputer）复杂指令集系统CISC（ComplexInstructionSetComputer）ARM公司的Chipless模式3世界各大半导体生产商

2、从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。ARM技术的应用领域及特点基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。我国的中兴集成电路、大唐电讯、中芯国际和上海华虹，以及国外的一些公司如德州仪器、意法半导体、Philips、Intel、Samsung等都推出了自己设计的基于ARM核的处理器。ARM微处理器的特点—低功耗、低成本、高性能4采用RISC指令集ARM技术的应用领域及

3、特点使用大量的寄存器ARM/THUMB指令支持三/五级流水线ARM微处理器的特点—采用RISC体系结构5ARM技术的应用领域及特点采用RISC架构的ARM处理器一般具有如下特点：固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有2～3种；使用单周期指令，便于流水线操作执行；大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。ARM微处理器的特点—大量使用寄存器6ARM技术的应用领域及特点ARM处理器共有37个寄存器，被分为若干个组，这些寄存器包括：31个通用寄存器，包括程序计数器（P

4、C指针），均为32位的寄存器；6个状态寄存器，用以标识CPU的工作状态及程序的运行状态，均为32位。ARM微处理器的特点—高效的指令系统7ARM技术的应用领域及特点ARM微处理器支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比较，可节省30％～40％以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。ARM微处理器的特点—其他技术8ARM技术的应用领域及特点除此以外，ARM体系结构还采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提

5、下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗：所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率。可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。ARM微处理器系列9ARM微处理器系列ARM7系列ARM9系列ARM9E系列ARM10E系列SecurCore系列Intel的Xscale其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10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

6、系列专门为安全要求较高的应用而设计。ARM处理器核心技术演进路线10数据源：ARM，三星，DIGITIMES整理，2009/9ARMv5指令集ARM926EJ-SARM1026EJ-SARMv6指令集ARM1136J(F)-SARM11MPCore(1~4核心)ARMv7-Cortex指令集Cortex-A8Cortex-A9MPCore(1~4核心)400MHz600MHz800MHz200MHz20052006200720082009130nm制程90nm制程65nm制程45nm制程1GHzARM9微处理器系列11ARM微处理器系

7、列ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的表现。具有以下特点：5级整数流水线，指令执行效率更高。提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。支持32位的高速AMBA总线接口。全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。MPU支持实时操作系统。支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。ARM9微处理器系列12ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。

8、ARM微处理器系列ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。ARM920T系统结构分析13ARM9TDMI采用5级流水线，具有分开的指令和数据存储器：（1）取