三、嵌入式微处理器体系结构课件.ppt

本节要求 操作系统移植和系统初始化需要了解ARM体系结构与汇编语言。 学习ARM微处理器的体系结构； 掌握ARM汇编语言的基本使用方法。 ARM Ltd 成立于1990年11月； 前身为 Acorn计算机公司； Advance RISC Machine(ARM)； 主要设计ARM系列RISC处理器内核； 授权ARM内核给生产和销售半导体的合作伙伴； ARM 公司不生产芯片； IP(Intelligence Property)； 另外也提供基于ARM架构的开发设计技术； 软件工具, 评估板, 调试工具,应用软件, 总线架构, 外围设备单元等。 ARM即Advanced RISC Machines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San Jose VLSI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Advanced RISC Machines Limited。 20世纪90年代，ARM32位嵌人式RISC（Reduced Instruction Set Computer）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公司商业模式的强大之处在于其价格合理，全世界范围有超过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-2 1991年 -- ARM 推出第一款RISC嵌入式微处理器核 ARM6。 1993年 -- ARM 推出 ARM7 核。 1995年 -- 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 ARM处理器的特点 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。 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的业务模型 ARM 微处理器 微处理器核: ARM6, ARM7, ARM9, ARM10, ARM11。 扩展: Thumb, DSP, SIMD, Jazelle etc。 其他IP核: UART, GPIO, memory controllers, etc。 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 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 ( up to 40 % compression)。 简化设计。 体系结构变化 - 2 长乘法指令 (‘M’) 32x32 = 64 bit. 提供全64位结果。 增强DSP 指令集 (‘E’) 可附加在ARM中的DSP指令。 64 bit 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: Embedded ICE. 支持片上断点调试。 体系结构变化 - 3 ARM DSP 指令集 对于音频DSP应用提供高达70%的处理速度。 Jazelle 提供比基于软件的JAVA虚拟机（JVM）更高的性能。 与非JAVA加速核相比，提供8倍JAVA加速性能和降低80%的