ARM7体系结构-修订.ppt

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1、EasyARM2103嵌入式专题培训山东省大学生电子竞赛1、ARM简介2、ARM7TDMI3、ARM处理器状态4、ARM处理器模式5、ARM体系的存储系统ARM7体系结构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

2、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：ARM7ARM9ARM10EXscaleARM11CortexARM9E2.1ARM简介ARM7系列简介该系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-

3、S、带有高速缓存处理器宏单元的ARM720T和扩充了Jazelle的ARM7EJ-S。该系列处理器提供Thumb16位压缩指令集和EmbededICE软件调试方式，适用于更大规模的SoC设计中。ARM7系列广泛应用于多媒体和嵌入式设备，包括Internet设备、网络和调制解调器设备，以及移动电话、PDA等无线设备。1、ARM简介2、ARM7TDMI3、ARM处理器状态4、ARM处理器模式5、ARM体系的存储系统ARM7体系结构注意：“ARM核”并非芯片，ARM核与其它部件如RAM、ROM、片内外设组合在一起才能构成现实的芯片。ARM7TDMI-S2.2ARM7TDMI简介ARM7T

4、DMI是基于ARM体系结构V4版本的低端ARM核。其弥补了ARM6很难在低于5V电压下稳定工作的不足，还增加了后缀所对应的功能：支持高密度16位的Thumb指令集；支持片上调试；支持64位乘法；支持EmbededICE观察硬件；ARM7TDMI的可综合（synthesizable）版本（软核），对应用工程师来说其编程模型与ARM7TDMI一致；2.2ARM7TDMI存储器的字与半字从偶数地址开始的连续2个字节构成一个半字;以能被4整除的地址开始的连续4个字节构成一个字；ARM指令的长度刚好是一个字，Thumb指令的长度刚好是一个半字。2.2ARM7TDMI如果一个数据是从偶地址开始

5、的连续存储，那么它就是半字对齐，否则就是非半字对齐；如果一个数据是以能被4整除的地址开始的连续存储，那么它就是字对齐，否则就是非字对齐。方式半字对齐字对齐地址……0x40020x4004…………0x40040x4008……特征Bit0=0其他位为任意值Bit1=0,Bit0=0其他位为任意值存储器的存储方式在Thumb状态下，流水线上各指令的地址为：正常操作过程中，在执行一条指令的同时对下一条(第二条)指令进行译码，并将第三条指令从存储器中取出。2.2ARM7TDMI三级流水线ARM处理器使用流水线来增加处理器指令流的速度，这样可使几个操作同时进行，并使处理和存储器系统连续操作，能

6、提供0.9MIPS/MHz的指令执行速度。ARM7TDMI的流水线分3级，分别为：取指译码执行取指译码执行处理指令并将结果写回寄存器识别将要被执行的指令从寄存器装载一条指令在ARM状态下，流水线上各指令的地址为：PCPC-4PC-8PCPC-2PC-42.2ARM7TDMI三级流水线结构的指令执行顺序PC指令1指令2指令3指令4…………程序存储器PC-4PC-8PC+4周期1周期2周期3周期4周期5周期6取指译码执行取指译码执行取指译码执行取指译码执行周期2周期1周期3周期4在第1个周期，PC指向指令1，此时指令1进入三级流水线的取指阶段。1在第2个周期，PC指向指令2，此时指令1

7、进入三级流水线的译码阶段，同时取出指令2。2在第3个周期，PC指向指令3，此时指令1进入三级流水线的执行阶段，指令2进入译码阶段，取出指令3。3在第4个周期，指令1执行完成，指令2和指令3流水线推进一级，同时开始指令4的取指处理。4处理器执行一条指令的三个阶段1、ARM简介2、ARM7TDMI3、ARM处理器状态4、ARM处理器模式5、ARM体系的存储系统ARM7体系结构2.4ARM处理器状态处理器状态ARM7TDMI处理器内核包含2套指令系统，分别为ARM指令集和T