第七章_ARM微处理器编程模型.pptVIP

7.1 ARM体系结构 ARM概述 7.2 ARM编程模型 ARM两种工作状态 ARM寄存器组织 共37个32bit寄存器（有ARM和Thumb两种组织方式）。寄存器的使用与处理器运行模式有关。 Thumb状态寄存器组织 数据类型与格式 异常(exception) 程序执行流程被短暂停止（包括正常的外部中断Interrupt） ARM(Advanced RISC Machines，1991 Cambridge)，所设计的基于RISC技术IP内核已成为绝大部分嵌入式系统核心 工业控制领域 过程控制、电力控制、数控机床、ABS 无线通讯领域 基站、带蓝牙/定位等的手机/PDA、GPS 网络应用 ADSL、路由器、交换机、VoIP 消费类电子产品 DVD、机顶盒、游戏机 成像产品 数码相机、打印机、录像机 安全产品 ATM机、POS机、考勤系统、SIM卡 全球处理器75％以上的市场份额； 到目前为止，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位嵌入式微80 %的GSM/3G手机、99%的CDMA手机以及绝大多数PDA产品均采用ARM体系的嵌入式处理器，“掌上计算”相关的所有领域皆为其所主宰； RISC的简单结构简化ARM内核，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗： 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。 使用单周期指令，便于流水线操作执行。 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。　 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。 用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。 可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。 在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。 ARM体系特点 ARM处理器系列 ARM7 ARM9 ARM10 ARM11 流水线 3 5 6 8 典型频率 MHz 80 150 260 335 功耗 mW/MHz 0.06 0.19 (+cache) 0.5 (+cache) 0.4 (+cache) 性能MIPS/MHz 0.97 1.1 1.3 1.2 架构 冯?诺伊曼 哈佛 哈佛 哈佛 执行 (Exec) 译码 (Decode) 取指 (Fetch) 执行 (Exec) 访问 (Memory) 回写 (Write) 译码 (Decode) 取指 (Fetch) 译码 (Decode) 执行 (Exec) 访问 (Memory) 回写 (Write) 发射 (Issue) 取指 (Fetch) 转换 (Snny) 取指 (Fetch) 译码 (Decode) 执行 (Exec) 访问 (Memory) 回写 (Write) 发射 (Issue) 取指 (Fetch) ARM7 ARM9 ARM10 ARM11 DSP ，ARM， Thumb ARM， Thumb ARM， Thumb ARM， Thumb 指令集 下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领域 ARM1020E，ARM1022E，ARM1026EJ-S ARM10E 下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备等领域 ARM926EJ-S, ARM946E-S, ARM966E-S, ARM968EJ-S ARM9E 无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等 ARM920T, ARM922T ARM940T ARM9 工业控制、Internet设备、网络和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用 ARM7TDMI, ARMTDMI-S, ARM720T, ARM7EJ ARM7 应用领域 典型内核 ARM产品命名规则 ARM[x][y][z][T][D][M][I][E][J][F][-S] 系列 2 带有MMU 4 带有MPU 6 无MMU/ MPU 0 标准cache 2 减小cache 6 可变cache Thumb指令集 JTAG调试器 快速乘法器 嵌入式跟踪宏单元 增强指令 Jazzlle加速 向量浮点单元 可综合版本 ARM946E-S ARM720T ARM7TDMI ARM7TDMI以后的ARM核,”TDMI”功能为默认配置 ARM状态：执行32位（字）ARM指令集 Thumb状态：执行16位（半字）Thumb指令集 说明 1. 处理器复位后处于ARM状态； 2.处理器异常处理时进入ARM状态； 3.若处理器在Thumb状态进入异常，则异常返回仍然自动转换到Thumb状态; 4.状态切换不影响工作模式及寄存器内容。 MOV