ARM7与ARM9体系结构研讨.ppt

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1、本资料来源第2章ARM7/ARM9体系结构主讲人：吴贵芳2021/7/221.ARM简介2.ARM7/9TDMI3.ARM的模块、内核和功能框图4.ARM处理器状态5.ARM处理器模式主要内容6.ARM内部寄存器7.当前程序状态寄存器8.ARM体系的异常、中断及其向量表9.ARM体系的存储系统2.1ARM简介ARM公司简介ARM是AdvancedRISCMachines的缩写，它是一家微处理器行业的知名企业，该企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC（精简指令集）处理器。公司的特点是只设计芯片，而不生产。它将技术授权给世界上许多

2、著名的半导体、软件和OEM厂商，并提供服务。2.1ARM简介ARM公司简介将技术授权给其它芯片厂商形成各具特色的ARM芯片...2.1ARM简介RISC结构特性RISC是精简指令集计算机的缩写，其目标是设计出在高时钟频率下单周期执行，简单而有效的指令集。ARM内核采用RISC体系结构，因此具有RISC的结构特点：具有大量的通用存储器；独特的装载/保存（load-store）结构；简单的寻址模式;统一和固定长度的指令格式。2.1ARM简介为了使ARM能够更好地满足嵌入式应用的需要，ARM体系结构还有以下特点：每条数据处理指令可同时包含

3、算术逻辑单元（ALU）的运算和移位处理，实现ALU和移位器的最大利用；使用地址自增和自减的寻址方式优化程序循环；装载/保存指令对数据的批量传输，实现最大数据吞吐量;大多数指令的条件执行，实现最快速的代码执行。ARM体系结构2.1ARM简介常用ARM处理器系列ARM公司开发了很多系列的ARM处理器核，目前最新的系列是Cortex，而ARM6核以及更早的系列已经很罕见了。当前应用比较多的ARM处理器核系列有：ARM7ARM9ARM10EXscaleARM11CortexARM9E版本ARM处理器系列特点ARMv1ARM1该版体系结构只在

4、原型机ARM1出现过，没有用于商业产品。基本性能：•基本的数据处理指令（无乘法）•26位寻址ARMv2ARM2和ARM3该版体系结构对ARMv1版进行了扩展，版本ARMv2a是v2版的变种，ARM3芯片采用了ARMv2a。ARMv2版增加了以下功能：•32位乘法和乘加指令•支持32位协处理器操作指令•快速中断模式ARM体系结构版本及特点ARMv3ARMv3MARM6、ARM7DI、ARM7MARMv3版体系结构对ARM体系结构作了较大的改动：•寻址空间增至32位（4GB）•独立的当前程序状态寄存器CPSR和程序状态保存寄存器SPSR

5、，保存程序异常中断时的程序状态，以便于对异常的处•增加了异常中断（Abort）和未定义两种处理器模式•增加了MMU支持•ARMv3M增加了有符号和无符号长乘法指令ARMv4ARMv4TStrongARM、ARM9TDMI、ARM9TARMv4版体系结构是目前应用最广的ARM体系结构，在v3版上作了进一步扩充，指令集中增加了以下功能：•增加了系统模式•增加了16位Thumb指令集•完善了软件中断SWI指令的功能•不再支持26位寻址模式ARMv5TEARMv5TEJARM9E、ARM10E、Xscale、ARM7EJ、ARM926EJA

6、RMv5版体系结构在ARMv4版基础上增加了一些新的指令，包括：•增加ARM与Thumb状态之间切换的指令•增强乘法指令和快速乘累加指令•增加了数字信号处理指令（ARMv5TE版）•增加了Java加速功能(ARMv5TEJ版）ARMv6ARM11ARMv6版体系结构是2001年发布的，首先在ARM11处理器中使用。此体系结构在ARMv5版基础上增加了以下功能：•Thumb-2增强代码密度•SIMD增强媒体和数字处理功能•TrustZone提供增强的安全性能•IEM提供增强的功耗管理功能ARMv7Cortex系列ARMv7版体系结构定

7、义了3种不同的微处理器系列：•A系列为面向应用的微处理器核，支持复杂操作系统和用户应用•R系列为深度嵌入的微处理器核，针对实时系统应用•M系列为微控制核，针对成本敏感的嵌入式控制应用内核特点M4KTM系列针对多CPU集成的SOC应用领域为下一代消费类产品、下一代网络和宽带产品M4KTM系列4KpTM、4KcTM内核针对SOC系统优化，其内存、指令缓存和数据缓存都可以根据具体应用调整大小M4KTM系列4KEpTM、4KEmTM和4KEcTM内核与4KTM系列类似，但能提供更高性能，在同样时钟频率下指令执行周期更短4KSTM系列4KSc

8、TM和4KSdTM内核针对数据通信的应用。其特点是采用了SmartMIPSTM结构，拥有反黑客的特性，可以让数据加密更加快速，在网络处理、智能卡、机顶盒等方面有广泛应用MIPS32位处理器内核系列和特点ProSeriesTM系列M4K