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ARM(Advanced RISC Machines)一个32位元精简指令集(RISC)处理器架构,ARM处理器广泛地使用在许多嵌入式系统设计。ARM处理器的特点有指令长度固定,执行效率高,低成本等。 展开全文
ARM(Advanced RISC Machines)一个32位元精简指令集(RISC)处理器架构,ARM处理器广泛地使用在许多嵌入式系统设计。ARM处理器的特点有指令长度固定,执行效率高,低成本等。
信息
使    用
嵌入式系统设计
时    间
2012年10月26日
中文名
ARM处理器
性    质
一个32位元精简指令集
ARM处理器处理器介绍
ARM处理器是一个32位元精简指令集。微软在2012年10月26日发布的Windows 8操作系统也支持ARM系列处理器。在同一天发布的ARM架构版本微软Surface(搭载Windows RT操作系统)中,微软已经采用了ARM处理器,这款产品或许意味着Windows平板电脑已经成为现实。 [1] 
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  • ARM 处理器

    2020-05-13 11:01:56
    ARM 处理器 ARM 处理器特点 (1) ARM7 系列采用冯ꞏ诺依曼体系结构,ARM9~ARM11 采用哈佛体系结构 (2) 属于 RISC 型处理器结构。ARM 采用 RISC 结构,硬件只执行很有限且常用的指 令,大部分复杂的操作则利用成熟的...

    ARM 处理器

    1. ARM 处理器特点 (1) ARM7 系列采用冯ꞏ诺依曼体系结构,ARM9~ARM11 采用哈佛体系结构 (2) 属于 RISC 型处理器结构。ARM 采用 RISC 结构,硬件只执行很有限且常用的指 令,大部分复杂的操作则利用成熟的编程技术,由简单指令合成。所以 ARM 处理器在简化 处理器结构,减少复杂功能指令的同时,提高了处理器的速度。(3)定义了多种处理器工作模式,提高了处理器工作效率。 (4)具有 ARM 和 Thumb 两种处理器工作状态,可以很好地兼容 8 位 /16 位器件。 (5)大量使用寄存器。RISC 体系与 CISC 体系的大不同点就是具有大量的寄存器, 大多数操作都在寄存器中进行。 (6)具有灵活方便的接口。具有协处理器接口,允许接 16 个协处理器。既能够使基本 的 ARM 处理器内核尽可能地小,方便扩充 ARM 指令集,又可以通过未定义指令来支持协 处理器的软件仿真。 指令集方面的主要特点有: (1) 采用固定长度的指令格式。 (2)访问内存使用 LOAD/STORE 模式。即只有 LOAD 和 STORE 指令才能从内存中读 取数据到寄存器中,所有其他指令只能对寄存器中的操作数进行运算。 Cortex 系列处理器是新的 ARM 处理器系列其技术上的主要特点如下: (1) 基于哈佛总线结构,取指令和数据访问可以同时进行。 (2) 三级流水线设计。 (3) 32 位寻址,可支持 4GB 存储器空间。 (4) 基于 ARM AMBA 技术的片上接口,支持高吞吐量的流水线总线操作。 (5) 内嵌的嵌套向量中断控制负责中断处理,自动处理中断优先级、中断屏蔽、中断 嵌套和系统异常处理。 (6) 支持可选择的 MPU,提供了存储器保护特性。(7) 通过位段特性支持两个特定存储器区域中的位数据访问。 (8) 寄存器组和某些编程模式与经典 ARM 处理器有所不同。 (9) 从经典 ARM 处理器仅支持 ARM Thumb 指令,扩展到可同时支持 16 位和 32 位 指令的 Thumb-2 版本。 另外,Cortex-M4 处理器还具有特点: (10) 支持单指令多数据操作。 (11) 支持饱和运算指令,可以避免出现溢出时,计算结果产生大的畸变。 (12) 支持可选择的浮点指令2.ARM 处理器功能结构 3. ARM 处理器工作状态 第一种为 ARM 状态:处理器执行 32 位的 ARM 指令集,即执行字方式的 ARM 指令; 第二种为 Thumb 状态:处理器执行 16 位的 Thumb 指令集,即执行半字方式的 ARM 指 令。4.ARM 处理器工作模式 5.数据类型ARM 微处理器支持字节(8 位)、半字(16 位)、字(32 位)3 种数据类型。 6.存储格式ARM 存储器的大寻址空间为 4GB在 ARM 处理器中有大端格式、小端格式两种存储方式大端格式是字数据 的高字节存储在低地址中,而字数据的低字节则存放在高地址中小端格式则与大端格式相反,低地址中存放的是字数据的低字节,高地址存放的是字数据的高 字节
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  • ARM处理器

    2016-02-05 14:04:37
    ARM处理器
    ARM(Advanced RISC Machines),既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。
    

      ARM处理器是一个32位元精简指令集(RISC)处理器架构,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计

      ARM7系列 ARM9系列 ARM9E系列 ARM10E系列 

      SecurCore系列 Intel的Xscale Intel的StrongARM ARM11系列

      其中,ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理器系列,每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。

    体系结构

      1 CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机

      在CISC指令集的各种指令中,大约有20%的指令会被反复使用,占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用,在程序设计中只占20%。

      2 RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机

      RISC结构优先选取使用频最高的简单指令,避免复杂指令;将指令长度固定,指令格式和寻地方式种类减少;以控制逻辑为主,不用或少用微码控制等

      RISC体系结构应具有如下特点:

      1 采用固定长度的指令格式,指令归整、简单、基本寻址方式有2~3种。

      2 使用单周期指令,便于流水线操作执行。

      3 大量使用寄存器,数据处理指令只对寄存器进行操作,只有加载/ 存储指令可以访问存储器,以提高指令的执行效率。

      除此以外,ARM体系结构还采用了一些特别的技术,在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积,并降低功耗:

      4 所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行,从而提高指令的执行效率。

      5 可用加载/存储指令批量传输数据,以提高数据的传输效率。

      6 可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。

      7 在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。

    寄存器结构

      ARM处理器共有37个寄存器,被分为若干个组(BANK),这些寄存器包括:

      1 31个通用寄存器,包括程序计数器(PC指针),均为32位的寄存器。

      2 6个状态寄存器,用以标识CPU的工作状态及程序的运行状态,均为32位,目前只使用了其中的一部分。

    指令结构

      ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集:ARM指令集和Thumb指令集。其中,ARM指令为32位的长度,Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集,但与等价的

      ARM代码相比较,可节省30%~40%以上的存储空间,同时具备32位代码的所有优点。

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  • arm处理器

    2017-05-10 13:42:06
    第二章 arm处理器arm处理器相关1.体系架构定义了指令集(ISA)和基于这一体系结构下处理器的编程模型。arm卖的是架构或者已经设计好的公版ip核 卖给苹果高通的是架构,需要苹果高通通过架构设计自己的ip核. 卖给...

    第二章 arm处理器

    arm处理器相关

    1.体系架构定义了指令集(ISA)和基于这一体系结构下处理器的编程模型。

    arm卖的是架构或者已经设计好的公版ip核
    卖给苹果高通的是架构,需要苹果高通通过架构设计自己的ip核.
    卖给联发科,三星,华为的是公版的ip核,需要自己设计模块,核心数,频率功率,外围设备,制造工艺等等

    2.处理器历史

    v1 v2 都是26位处理器,最大支持64M内存
    v3实现了32地址空间
    v4系列中的v4T新增了Thumb指令集
    v5有了支持dsp指令的v5E分支,和支持Java指令的v5J分支,同时增强了v5T系列arm Thumb两种指令的交互工作能力
    v6架构增加了媒体指令,并且v6体系支持所有的特殊指令集(E J T)
    v7更新Thumb为Thumb-2,同时提高了dsp和媒体处理能力,提高了接近4倍
    v8地址空间为64位,包含两个状态AArch64 和 AArch32, 引入全新指令集A64用于应付64位地址的存取
    同时提出了大小核设计架构

    另外,从ARM9处理器这一代开始,采用哈弗架构,
    哈佛架构
    存储器系统根据哈佛体系结构(程序和数据空间独立的体系结构)重新设计,区分了数据总线和指令总线。

    cortex处理器

    1.大体介绍

    ARMv7 架构是在 ARMv6 架构的基础上诞生的。该架构采用了 Thumb-2 技术

    Thumb-2技术比纯 32 位代码少使用 31%的内存,减小了系统开销,同时能够提供比已有的基于 Thumb 技术的解决方案高出 38%的性能。

    ARMv7 架构还采用了NEON技术,将DSP和媒体处理能力提高了近4倍。并支持改良的浮点运算,满足下一代 3D 图形、游戏物理应用及传统嵌入式控制应用的需求。

    crotex-A8它首次采用了强大的 NEON 信号处理扩展集,为 H.264 和 MP3 等媒体编解码提供加速。

    2.科普:各家的GPU

    • Mali 系列由 ARM 出品
    • PowerVR SGX 系列由 Imagination Technologies 公司出品
      Markdown
    • Adreno 系列由高通公司出品,主要配合 Snapdragon CPU 使用
    • GeForce GPU 由英伟达打造,用于Targe系列的处理器

    相关:Imagination Technologies有power VR和MIPS 两个主要产品;
    -MIPS原本是和ARM竞争的厂商美普斯科技研发的CPU IP核,但是后面错过了移动领域的发展,导致现在只有少数公司在用,后面又被Imagination Technologies收购掉了,国内的龙芯还在用MIPS提供的IP核.
    -power VRpower PC没有关系,power VR是GPU芯片,苹果自己的A系列处理器的GPU就是采用的power VR.
    而power PC是苹果 IBM 摩托罗拉联合开发的CPU,后来被苹果抛弃,转而使用Intel的CPU

    cortex-A8处理器

    Markdown

    数据类型


    • Byte字节类型,8bit
    • Halfword半字类型,16bit,位置开始于偶数字节地址(二进制末尾为0)
    • Word字类型,32bit,位置开始于4的倍数字节地址(二进制末尾为00)

    ARM指令编译后为4字节, Thumb编译后为2字节

    大端和小端

    Markdown
    地址从左到右逐渐变大
    大端模式:低位存放在高地址
    小端模式:低位存放在低地址

    主机序为小端模式,网络序为大端模式,相应的转换函数为htons ntohs函数等等

    存储系统

    Markdown
    - 典型的 ARM 处理器有多个 32 位寄存器,其访问时间为 ns 量级
    - 芯片级的紧耦合存储器(TCM)是为弥补 Cache 访问的不确定性增加的存储器,TCM 是一种快速SDRAM
    - cache可能会分为两级,容量一般为8~32K, 几百K.速度为10ns, 几十ns.
    - DRAM 和 ROM就没什么好说的了

    协处理器

    ARM支持多达16个协处理器,具体之后再看

    MMU存储管理单元

    将物理地址映射为虚拟地址,操作系统直接使用虚拟地址,不用担心其他任务的地址需求以及占用情况.

    cache

    cache经常与写缓存器(write buffer)一起使用,当cpu要写入主存储器数据的时候, 先写入写缓存器,写缓存器写入速度高,
    所以很快就可以完成,然后写缓存器再向下一级的缓存中写入.
    这样可以提高cpu的执行效率, 但是容易出现数据不一致的情况.

    流水线介绍

    流水线典型的步骤

    Markdown

    流水线的概念

    因为每个指令包含很多个步骤,就是在执行完第一个指令的步骤1后,立马执行下个指令的步骤1
    就像流水线一样,每个人只负责一个步骤
    这样如果有6个步骤,就会比之前的速度提高6倍

    三级流水线

    五级流水线

    寄存器

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  • ARM处理器是世界上最流行的嵌入式处理器,广泛应用于个人通信等嵌入式领域。ARM7处理器虽然功能强大,但是目前已经开始退出主流应用领域,代替它的是性能更加强大的ARM9系列处理器。介绍了ARM9处理器与ARM7处理器的...
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  • 摘要:ARM处理器是世界上最流行的嵌入式处理器,广泛应用于个人通信等嵌入式领域。ARM7处理器虽然功能强大,但是目前已经开始退出主流应用领域,代替它的是性能更加强大的ARM9系列处理器。介绍了ARM9处理器与ARM7...
  • ARM微处理器的工作状态一般有两种,并可在两种状态之间切换: 第一种为ARM状态,此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令; 第二种为Thumb状态,此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令。
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    Arm处理器简介
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空空如也

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