第2章 ARM体系结构-1(80).ppt

ARM9嵌入式系统设计基础教程 江苏大学计算机科学与通信工程学院 通 信 工 程 系 陈祖爵 E-mail: chenzujue@126.com TEL:课程理论教学内容安排 第1章 嵌入式系统基础知识 第2章 ARM体系结构 第3章 32 Bit RISC微处理器S3C2410A 第4章 嵌入式系统的存储器系统 第5章 嵌入式系统输入/输出设备接口 第6章 嵌入式系统总线接口 第7章 嵌入式系统网络接口 第8章 嵌入式系统软件及操作系统基础 第9章 ARM汇编语言程序设计基础 第10章 Bootloader设计基础 第11章 Linux操作系统基础 第12章 嵌入式Linux软件设计 第13章 图形用户接口（GUI） 第2章 ARM体系结构 2.1?ARM体系结构简介 2.2?ARM微处理器结构 2.3?ARM微处理器的寄存器结构 2.4?ARM微处理器的异常处理 2.5?ARM的存储器结构 2.6?ARM微处理器指令系统 2.7?ARM微处理器的接口 2.1?ARM体系结构简介 ARM（Advanced RISC Machines）公司1991年成立于英国剑桥，专门从事基于RISC技术芯片设计开发，主要出售芯片设计技术的授权，作为知识产权供应商，不直接芯片生产，转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，半导体生产商从ARM购买设计的ARM微处理器核，根据不同的应用领域，加入外围电路，形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司使用ARM公司的授权，使ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使系统成本降低，使产品更容易进入市场，更具有竞争力。目前，ARM已深入到工业控制、无线通讯、网络应用、消费类电子产品、成像和安全产品各个领域。 ARM的业务模型 业界需要何种服务？ ARM在中国:与国内电子行业紧密合作的知识产权公司 ARM推出新一轮中国发展战略 日前，ARM公司中国区总经理兼销售副总裁吴雄昂新官上任。从2002年进入中国开始，今天的ARM已经在中国的IP授权市场打下了坚实根基。据ARM公司总裁TudorBrown介绍，2008年全球售出基于ARMIP核的芯片达40亿颗。随着互联网应用和嵌入式应用的不断增长，ARM公司需要在这两个市场上有新的表现。他说，吴雄昂将在这些方面带给中国市场更多期待。 吴雄昂认为,中国市场目前正处在由代工生产为主向设计转型的阶段,移动应用和数字家庭娱乐成为未来产品规划的重点。基于ARM技术的中国标准已经走向市场,比如TD-SCDMA、CMMB、AVS以及TD-LTE等,ARM在上海成立了第一个亚太区服务中心。 采用RISC架构的ARM微处理器特点 ● 支持Thumb(6位)/ARM(32位)双指令集，兼容8位/16位器件。Thumb指令比8位和16位CISC/RISC CPU有更好的代码密度； ● 指令执行采用3级流水线/5级流水线技术； ● 具有指令Cache和数据Cache，大量使用寄存器，指令执行速度更快。大多数数据操作在寄存器中完成。寻址方式灵活简单，执行效率高。指令长度固定(ARM 32位，Thumb 16位)； ● 支持大端格式和小端格式两种方法存储字数据； ● 支持Byte(8位)、Halfword(16位)和Word(32位)数据类型; ● 支持用户、快中断、中断、管理、中止、系统和未定义等7种处理器模式，除用户模式外，其余均为特权模式； 采用RISC架构的ARM微处理器特点 ● 处理器芯片上都嵌入了在线仿真ICE-RT逻辑，便于通过JTAG来仿真调试ARM体系结构芯片，可以避免使用昂贵的在线仿真器。另外，在处理器核中还可以嵌入跟踪宏单元ETM，用于监控内部总线，实时跟踪指令和数据的执行； ● 具有片上总线AMBA(Advanced Micro-controller Bus Architecture)。AMBA定义了3组总线：先进高性能总线AHB(Advanced High performance Bus)；先进系统总线ASB(Advanced System Bus)；先进外围总线APB(Advanced Peripheral Bus)。通过AMBA可以方便地扩充各种处理器及I/O，可以把DSP、其他处理器和I/O(如UART、定时器和接口等)都集成在一块芯片中； ● 采用存储器映像I/O方式，I/O端口作为特殊的存储器地址； 采用RISC架构的ARM微处理器特点 ● 具有协处理器接口。ARM允许接16个协处理器，如CP15用于系统控制，CP14用于调试控制器； ● 采用了降低电源电压，可工作在3.0V以下；减少门的翻转次数，当某个功能电路不需要时禁止门翻转