ARM技术与体系结构课件.ppt

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1、第2章ARM技术与ARM体系结构ARM特点：1.体积小、功耗低、成本低、性能高2.支持Thumb（16位）、ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位、16位器件3.大量使用寄存器，指令执行速度更快4.寻址方式灵活简单，执行效率高内容提要2.1ARM体系结构版本与内核2.2ARM内核模块2.3ARM处理器的工作模式2.4ARM内部寄存器2.5ARM异常处理2.6存储方式与存储器映射机制2.7ARM流水线技术分析2.1ARM体系结构版本与内核第一片ARM处理器是1983年10月到1985年4月间在位于英国剑桥的

2、AcornComputer公司开发1990年，ARM公司成立20世纪90年代，ARM快速进入世界市场1995年StrongARM问世XScale是下一代StrongARM芯片的发展基础ARM10TDMI是ARM处理器核中的高端产品ARM11是ARM家族中性能最强的一个系列2.1.1ARM体系结构版本ARM7TDMI4T1支持Halfword和signedhalfword/byte和Systemmode支持Thumb指令集24ARM9TDMIARM720TARM940T改良的ARM/Thumb交互作用以及CLZ

3、指令5TESaturatedmathsDSPmultiply-accumulateinstructionsXScaleARM1020EARM9E-SARM966E-S3早期的ARMsARM9EJ-S5TEJARM7EJ-SARM926EJ-SJazelle支持Java字节码6ARM11SIMDSISIMDMDSSIMD7ARMCotexARM体系结构的基本版本版本版本变种系列号处理器核V1V1ARM1ARM1V2V2ARM2ARM2V2aARM2aSARM3ARM3V3V3ARM6ARM6、ARM600、AR

4、M610ARM7ARM7、ARM700、ARM710V4V4TARM7TDMI、ARM710T、ARM720T、ARM740TV4ARM8StrongARM、ARM8、ARM810V4TARM9ARM9TDMI、ARM920T、ARM940TV5V5TEARM9E-SARM10ARM10TDMI、ARM1020EV6V6ARM11ARM11、ARM11562-S、ARM1156T2F-S、ARM11JZF-SV7V7ARMCotexARMCotex-A8、ARMCotex-R4、ARMCotex-M32.1.

5、2ARM体系结构的基本版本命名规则ARM{x}{y}{z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{-S}大括号内的字母是可选的，各个字母的含义如下：x——系列号，例如ARM7中的“7”、ARM9中的“9”；y——内部存储管理/保护单元，例如ARM72中的“2”、ARM94中的“4”；z——内含有高速缓存Cache；T——技持16位的Thumb指令集；D——支持JTAG片上调试；M——支持用于长乘法操作（64位结果）的ARM指令，包含快速乘法器；I——带有嵌入式追踪宏单元ETM（EmbeddedTraceM

6、acro），用来设置断点和观察点的调试硬件；续E——增强型DSP指令（基于TDMI）；J——含有Java加速器Jazelle，与Java虚拟机相比，Java加速器Jazelle使Java代码运行速度提高了8倍，功耗降低到原来的80%；F——向量浮点单元；S——可综合版本，意味着处理器内核是以源代码形式提供的。这种源代码形式又可以被编译成一种易于EDA工具使用的形式。2.2ARM内核模块ARM处理器都带有嵌入式追踪宏单元ETM（EmbeddedTraceMacro），它是ARM公司自己推出的调试工具。2.2.1

7、ARM7TDMI-S内核结构ARM7TDMI是基于ARM7内核3级流水线---0.9MIPS/MHz（流水线级数越多代表单位时间内执行命令的条数越多）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，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-增强乘法器支持64位结果I-EmbeddedICE-RT逻辑---提供片上断点和调试点支持乘法器ARM7TDMI内核指令解码地

8、址自增器nRESETnMREQSEQABORTnIRQnFIQnRWMAS[1:0]LOCKnCPICPACPBnWAITMCLKnOPCBIGENDISYNCnTRANSnM[4:0]D[31:0]桶形移位器32位ALUDBE写数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IncrementerPCABusBBusALUBusARM7TDMI内核