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ARM嵌入式体系结构与接口技术第2章 ARM技术概述 2.1 ARM体系结构的技术特征及发展 2.2 ARM微处理器简介 2.3 ARM 微处理器结构 2.4 ARM 微处理器的应用选型 2.5 ARM920T内部功能及特点 2.6 数据类型 2.7 ARM920T内核工作模式 2.8 ARM920T存储系统 2.9 流水线 2.10 寄存器组织 2.11 程序状态寄存器 2.12 三星S3C2410X处理器介绍 2.13 小结 2.14 思考与练习 2.1 ARM体系结构的技术特征及发展 ARM公司成立于1990年11月 12名员工，英国剑桥 前身为Acorn计算机公司 ARM公司的英文全称为Advanced RISC Machines 主要设计RISC系列处理器内核 ARM公司在全球拥有超过1400员工（2006底） ARM 全球分布 ARM 全球分布 ARM 合作伙伴 2.1.2 ARM技术特征 ARM处理器有如下特点： ? 体积小、低功耗、低成本、高性能 ? 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件 ? 大量使用寄存器，指令执行速度更快 ? 大多数数据操作都在寄存器中完成 ? 寻址方式灵活简单，执行效率高 ? 指令长度固定 RISC和CISC之间主要的区别 2.1 ARM体系结构的技术特征及发展 Cortex系列处理器 ARM处理器的产品系列非常广，包括ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、ARM11和SecurCore、Cortex等 2.2.1 ARM7 处理器系列 ARM7内核采用冯?诺伊曼体系结构，数据和指令使用同一条总线。内核有一条3级流水线，执行ARMv4指令集。 ARM7系列处理器主要用于对功耗和成本要求比较苛刻的消费类产品。其最高主频可以到达130MIPS。ARM7系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM7EJ-S和ARM720T四种类型，主要用于适应不同的市场需求。 ARM7系列处理器主要具有以下特点： （1）成熟的大批量的32位RICS芯片； （2）最高主频达到130MIPS； （3）功耗低； （4）代码密度高，兼容16位微处理器； 2.2.1 ARM7 处理器系列 （5）开发工具多，EDA仿真模型多； （6）调试机制完善； （7）提供0.25?m、0.18?m及0.13?m的生产工艺； （8）代码与ARM9系列、ARM9E系列及ARM10E系列兼容。 ARM7系列处理器主要应用于下面一些场合： （1）个人音频设备（MP3播放器、WMA播放器、AAC播放器）； （2）接入级的无线设备； （3）喷墨打印机； （4）数码照相机； （5）PDA。 2.2.2 ARM9 处理器系列 ARM9系列于1997年问世，采用了5级指令流水线，ARM9处理器能够运行在比ARM7更高的时钟频率上，改善了处理器的整体性能；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。 ARM9系列的第一个处理器是ARM920T，它包含独立的数据指令Cache和MMU（Memory Management Unit，存储器管理单元）。此处理器能够被用在要求有虚拟存储器支持的操作系统上。该系列中的ARM922T是ARM920T的变种，只有一半大小的数据指令Cache。 ARM940T包含一个更小的数据指令Cache和一个MPU（Micro Processor Unit，微处理器）。它是针对不要求运行操作系统的应用而设计的。ARM920T、ARM940T都执行v4T架构指令。 2.2.2 ARM9 处理器系列 ARM9系列处理器主要应用于下面一些场合： （1）下一代无线设备，包括视频电话和PDA等； （2）数字消费品，包括机顶盒、家庭网关、MP3播放器和MPEG-4播放器； （3）成像设备，包括打印机、数码照相机和数码摄像机； （4）汽车、通信和信息系统。 2.2.3 ARM9E 处理器系列 ARM9系列的下一代处理器基于ARM9E-S内核，这个内核是ARM9内核带有E扩展的一个可综合版本，包括ARM946E-S和ARM966E-S两个变种。两者都执行v5TE架构指令。它们也支持可选的嵌入式跟踪宏单元，支持开发者实时跟踪处理器上指令和数据的执行。当调试对时间敏感的程序段时，这种方法非常重要。 ARM946E-S包括TCM（Tightly Coupled Memory，紧耦合存储器）、Cache和一个MPU。TCM和Cache的大小可配置。该处理器是针对要求有确定的实时响应的嵌入式控制而设计的。ARM966E-S有可配置的TCM，但没有MPU和Cache扩展。 ARM9系列