ARM处理器内核介绍.ppt

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1、ARM处理器内核简要定义…固化宏单元（硬核）ARM920TARM7TDMIARM720TARM1022E可综合内核（软核）ARM926EJ-SARM7TDMI-SARM1026EJ-S测试芯片ARM10200E议程ARM7TDMI处理器内核系列ARM9TDMI处理器内核系列ARM10E处理器内核系列其他处理器什么是ARM7TDMI?ARM7TDMI是基于ARM7内核3级流水线---0.9MIPS/MHz冯.诺依曼架构CPI(CyclePerInstruction)约为1.9T-Thumb架构扩展,提供两个独立的指令集：ARM指令，

2、均为32位Thumb指令，均为16位两种运行状态，用来选择哪个指令集被执行D-内核具有Debug扩展结构M-增强乘法器(32x8)支持64位结果.I-EmbeddedICE-RT逻辑---提供片上断点和调试点支持ARM7TDMI内核信号ARM7TDMI内核MCLKnIRQnFIQnRESETBUSENBIGENDISYNCnWAITVDDVSSAPEDBE协处理器接口存储器管理存储器接口ABORTnOPCCPBCPAnCPInTRANSnM[4:0]MAS[1:0]nRWnMREQLOCKSEQnENOUTA[31:0]DOUT[

3、31:0]DIN[31:0]D[31:0]电源总线控制时钟配置中断ARM7TDMI方框图ARM7TDM内核TAP控制器JTAG接口数据总线控制信号D[31:0]地址总线A[31:0]DIN[31:0]DOUT[31:0]BUSSplitterEmbeddedICE逻辑乘法器ARM7TDMI内核指令解码地址自增器nRESETnMREQSEQABORTnIRQnFIQnRWMAS[1:0]LOCKnCPICPACPBnWAITMCLKnOPCBIGENDISYNCnTRANSnM[4:0]D[31:0]桶形移位器32位ALUDBE写数

4、据寄存器读数据寄存器地址寄存器寄存器A[31:0]ABE及控制逻辑PCUpdate解码站指令解码IncrementerPCABusBBusALUBus外部地址产生PC[31:2]ARMStatePC[31:1]ThumbStateALU[31:0]INC自增器A[31:0]向量0x1C0x00地址寄存器指令流水线为增加处理器指令流的速度，ARM7系列使用3级流水线.允许多个操作同时处理，比逐条指令执行要快。PC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令FetchDecodeExecute从存储器中读取指令解码指令寄存器读（从寄存器Ba

5、nk）移位及ALU操作寄存器写（到寄存器Bank）PCPCPC-4PC-2PC-8PC-4ARMThumb最佳流水线该例中用6个时钟周期执行了6条指令所有的操作都在寄存器中（单周期执行）指令周期数(CPI)=1操作周期123456ADDSUBMOVANDORREORCMPRSBFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteDecodeExecuteFetchDecodeFetchFetchLDR流水

6、线举例该例中，用6周期执行了4条指令指令周期数(CPI)=1.5周期操作123456ADDSUBLDRMOVANDORRFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteDataWritebackFetchDecodeExecuteFetchDecodeFetch分支流水线举例流水线被阻断注意:内核运行在ARM状态周期123450x8000BL0x8004X0x8008XX0x8FECADD0x8FF0SUB0x8FF4MOV地址操作FetchDecodeExecuteFe

7、tchDecodeExecuteFetchDecodeFetchFetchDecodeExecuteLinkretAdjustFetchDecodeFetch中断流水线举例周期12345678IRQIRQ中断的反应时间最小=7周期地址操作FDELinkretAdjustFFDecodeIRQLinkretExecuteIRQAdjustFDEFDFFDEFDFF0x8000ADD0x8008MOV0x0018B(to0xAF00)0x8004SUB0x001CXX0x0020XXX0xAF00STMFD0xAF04MOV0xAF0

8、8LDR0x800CX对齐存储器访问必须始终适当地保持地址对齐非对齐地址将产生不可预测的/未定义的结果用‘DataAbort’异常来检测无效的非对齐数据存取扩展逻辑要求，或使用MMU在720T,920T,926E-S,1020E谨防指令读取时出现非