ARM体系结构资料讲解.ppt

ARM的发展历程-3 ARM的发展历程-4 ARM处理器的3大特点如下： 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。 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体系结构版本 - 1 Version 1 (obsolete) 基本数据处理 字节,字以及多字 load/store 软件中断 26 bit 地址总线 Version 2 (obsolete) Multiply Multiply-accumulate 支持协处理器 支持线程同步 26 bit 地址总线 ARM体系结构版本 - 2 V3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 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 在ARM处理器内核中有多个功能模块可供生产厂商根据不同用户的不同要求来配置生产。这些模块分别用T、D、M、I、E、J、S等来表示，这些模块一般从处理器的内核版本上可以区分出来。 T：表示支持Thumb指令，说明该内核可从16位Thumb指令集扩充到32位ARM指令集。 D：表示支持Debug，说明该内核中放置了用于调试的结构，通常它为一个边界扫描链JTAG，可使CPU进入调试模式，从而方便地进行断点设置、单步调试。 M：表示Multiplier，说明处理器内部带有8位乘法器。 I：表示Embedded ICE Logic，用于实现断点观测及变量观测的逻辑电路部分，其中的TAP控制器可接入到边界扫描链。 除了以上一些特性外，ARM处理器内核中还有一些处理器内核带EJ-S模块。 E：表示DSP Enhancement，即增加了前导零处理和饱和运算等一些常用的DSP运算指令，极大地改善音、视频处理程序的性能。 J：表示Jazelle DBX（Direct Bytecode eXecution），这是ARM公司推出的Java加速解决方案。Jazelle不是一个简单的加速硬件，它是融入于处理器流水线之中的一项专门针对Java指令执行的硬件功能，使得CPU可以直接接收一部分Java指令，并加以译码执行。 4.1.2 ARM内核种类分类 1.ARM7系列 ARM7处理器采用了ARMV4T（冯·诺依曼）体系结构 分为三级流水,空间统一的指令与数据Cache,平均功耗为0.6mW/MHz,时钟速度为66MHz,每条指令平均执行1.9个时钟周期。其中的ARM710,ARM720和ARM740为内带Cache的ARM核。 ARM7体系结构是小型、快速、低能耗、集成式的RISC内核结构。 该产品的典型用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器 主流的ARM7内核是ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM7EJ-S、ARM720T 常用的有Samsung公司的S3C44BOX与S3C4510处理器、Atmel公司的AT91FR40162系列处理器、Cirrus公司的EP73xx系列等 2.ARM9系列 ARM9处理器采用ARMV4T（哈佛）体系结构 ARM9采用五级流水处理及分离的Cache结构，平均功耗为0.7mW/MHz。时钟速度为120MHz~200MHz，每条指令平均执行1.5个时钟周期 与ARM7处理器系列相似，其中的ARM920、ARM940和ARM9E处理器均为含有Cache的CPU核，性能为132MIPS（120MHz时钟，3.3V供电）或220MIPS（200MHz时钟） 常用于无线设备、仪器仪表、联网设备、机顶盒设备、高端打印机及数码相机应用中 主流的ARM9内核是ARM920T、ARM922T、ARM940 Samsung公司的S3C2510、 S3C2410 ，Cirrus公司的EP93xx系列等 3.ARM10E系列 ARM10E处理器采用ARMVST体系结构 可以分为六级流水处理，采用指令与数据分离的Cache结构，平均功耗1000mW，时钟速度为300MHz，每条指令平均执行1.2个时钟周期 其系统时钟高达300MHz时钟，指令Cache和数据Cache分别为32KB，数据宽度为64位 能够支持多种商用操作系统，适用于下一代高性能手持式