arm微处理器及其硬件体系结构概要.pptxVIP

第二章ARM微处理器及其硬件体系结构;2、冯·诺依曼体系的特点;3、哈佛体系结构;4、哈佛体系结构的特点;5、CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer） 具有大量的指令和寻址方式 8/2原则：80%的程序只使用20%的指令 大多数程序只使用少量的指令就能够运行。 6、RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer) 在通道中只包含最有用的指令 确保数据通道快速执行每一条指令 使CPU硬件结构设计变得更为简单;为增加处理器指令流的速度，ARM7 系列使用3级流水线. 允许多个操作同时处理，而非顺序执行。;???例中用6个时钟周期执行了6条指令 所有的操作都在寄存器中（单周期执行） 指令周期数 (CPI) = 1;9、超标量执行;10、高速缓存（CACHE）;11、总线和总线桥;12、存储器系统;1.2 ARM7处理器内核;2、ARM7TDMI 外部接口;3、ARM7TDMI 方框图;4、ARM7TDMI 内核;5、外部地址产生;ARM7TDMI-S 是ARM7TDMI 的完全可合成 版本 指令集和周期与ARM7TDMI 固化版本兼容 完全可合成的 RTL 使用了纲要设计构件的组件 ALU 寄存器bank 单周期设计（上升沿）单一总线接口;ARM7EJ-S 是可综合的内核版本: ARM体系结构 V5TEJ Jazelle Java 加速技术 增强的DSP 指令系统 5级流水线 高性能乘法器 实时调试EmbeddedICE-RT ETM 接口 向后兼容其它 ARM7内核 兼容 V5TE 体系 ;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;1.3 ARM 架构;2、处理器工作模式（ARM 有7个）;3、ARM 寄存器(37);Thumb state Low registers;ARM 寄存器名称;4、程序状态寄存器;5、程序指针PC （r15）;6、存储器模式;1.4 异常;3、异常优先级;4、异常向量;5、进入异常的操作;例子: 用户模式到 FIQ模式;6、退出异常的操作;28-31位为条件标志位，包括N、Z、C、V 4个标志。 N位——符号位。如果结果为负数，则N = 1；结果为正数或0，则 N = 0 Z位——如果指令的结果为0，则置1（通常表示比较结果为“相等”）；否则清0 C位——表示加、减、比较运算的进位、借位等（减法有借位C=0，否则为1） V位——益出标志位;;程序状态寄存器PSR的模式位;;1) 说出ARM可以工作的模式名字。 2) ARM核有多少个寄存器？ 3) 什么寄存器用于存储PC和连接寄存器？ 4) R13通常用来存储什么？ 5) 哪种模式使用的寄存器最少？ 6) 在Thumb 指令集中，哪些寄存器处于Low group? 7) CPSR的哪一位反映了处理器的状态？ 8) 所有的Thumb指令采取什么对齐方式? 9) ARM有哪几个异常类型。 10) 为什么FIQ的服务程序地址要位于0X1C？ 11) 在复位后，ARM处理器处于何种模式、何种状态？;1) 一条简单的算术操作( 如： ADD )要占用几个周期? 2) ARM7TDMI指令流水线有几个阶段? 3) ARM7TDMI 是否使用 ALU 计算地址? 4) ARM在存储器里，可寻址几种类型的数据?;1) User, SVC (Supervisor), IRQ, FIQ, UNDEF, ABORT, System 2) 37 3) pc = r15 lr = r14 4) r13 = sp 5) User / System - does not have an spsr 6) r0-r7 7) T-bit which is bit 5, and J-bit which is bit 24 8) Halfword (16-bit) 9) Reset, FIQ, IRQ, prefetch abort, data abort, SWI, Undefined struction 10) Speed - To remove the need for a branch to the FIQ handler 11) ARM state, SVC mode - also interrupts will be disabled.;1)