嵌入式系统设计与实例开发（魏洪兴）三、嵌入式微处理器体系结构.ppt

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1、嵌入式系统设计与实例开发——ARM与C/OS-Ⅱ第三讲ARM嵌入式微处理器体系结构北京航空航天大学嵌入式机电控制研究室魏洪兴本节提要132546ARM简介ARM体系结构概览ARMJTAG调试接口ARM编程模型ARM指令集S3C44B0开发平台简介ARM简介ARM——AdvancedRISCMachinesARM——32位RISC结构IP核提供商ARM微处理器的应用领域工业控制领域无线通讯领域网络应用消费电子产品成像和安全产品ARM微处理器系列ARM7系列ARM9系列ARM9E系列ARM10E系列SecurCore系列Inter的XscaleInter的Stro

2、ngARMARM微处理器的选型ARM内核的选择系统的工作频率片内存储器的容量片内外围电路的选择本节提要132546ARM简介ARM体系结构概览ARMJTAG调试接口ARM编程模型ARM指令集S3C44B0开发平台简介ARM即AdvancedRISCMachines的缩写。1985年4月26日，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生，由美国加州SanJoseVLSI技术公司制造。20世纪80年代后期，ARM很快开发成Acorn的台式机产品，形成英国的计算机教育基础。1990年成立了AdvancedRISCMachinesLimited。20世纪9

3、0年代，ARM32位嵌人式RISC（ReducedInstructionSetComputer）处理器扩展到世界范围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。32位RISC处理器受到青睐，领先的是ARM嵌入式微处理器系列。ARM公司虽然只成立10多年，但在1999年因移动电话火爆市场，其32位RISC处理器占市场份额超过了50%，2001年初，ARM公司的32位RISC处理器市场占有率超过了75%。ARM公司是知识产权供应商，是设计公司。由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。ARM的发展历程-1ARM公司商业模式的强大之处在于其价格合理，全世界

4、范围有超过100个合作伙伴--包括半导体工业的著名公司。ARM公司专注于设计，其内核耗电少、成本低、功能强，特有16/32位双指令集。ARM已成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准。在所有ARM处理器系列中，ARM7处理器系列应用最广，采用ARM7处理器作为内核生产芯片的公司最多。ARM的发展历程-21991-ARM推出第一款RISC嵌入式微处理器核ARM61993-ARM推出ARM7核1995–ARM的Thumb扩展指令集结构为16位系统增加了32位的性能,提供业界领先的代码密度ARM的发展历程-3市场分布ARM处理器的3大特点如

5、下：小体积、低功耗、成本低、高性能；16位/32位双指令集；全球众多的合作伙伴。当前ARM体系结构的扩充包括：Thumb:16位指令集，用以改善代码密度；DSP：用于DSP应用的算术运算指令集；Jazeller：允许直接执行Java代码的扩充。ARM处理器系列提供的解决方案包括：在无线、消费电子和图像应用方面的开放平台；存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统；智能卡和SIM卡的安全应用。ARM处理器的特点ARM微处理器微处理器核:ARM6,ARM7,ARM9,ARM10,ARM11扩展:Thumb,DSP,SIMD,Jazelleetc.其它IP核:UAR

6、T,GPIO,memorycontrollers,etcARM体系结构版本-1Version1(obsolete)基本数据处理字节,字以及多字load/store软件中断26bit地址总线Version2(obsolete)Multiply&Multiply-accumulate支持协处理器支持线程同步26bit地址总线ARM体系结构版本-2V3版本推出32位寻址能力,结构扩展变化为T—16位压缩指令集M—增强型乘法器,产生全64位结果(32X3264or32X32+6464)V4版本增加了半字load和store指令V5版本改进了ARM和Thumb之间的交

7、互,结构扩展变化为:E---增强型DSP指令集,包括全部算法操作和16位乘法操作J----支持新的JAVA,提供字节代码执行的硬件和优化软件加速功能ARM体系结构更新体系结构变化–1*THUMB指令集(‘T’)THUMB指令集:32位ARM指令集的子集，按16位指令重新编码代码尺寸小(upto40%compression)简化设计体系结构变化-2长乘法指令(‘M’)32x32=64bit.提供全64位结果增强DSP指令集(‘E’)可附加在ARM中的DSP指令64bit转换在v5版本中第一次推出处理器内核的变化D:在片调试.处理器可响应调试暂停请求I:Embedd

8、edICE.支持片上断点