ARM技术的应用领域及特点.ppt

1，概述，1，3，2，4，5，ARM技术的应用领域和特点，ARM处理器的寄存器组织，ARM处理器的工作模式，ARM微处理器系列，6，7，第2章ARM体系结构和编程模型，ARM异常处理，ARM处理器的工作状态，ARM处理器的内存格式，2，ARM-AdvancedRiscmachines，ARM(AdvancedRISCMachines)可视为一个公司的名称，一类微处理器的通称，以及一项技术。ARM技术的应用领域和特点，ARM公司于1991年在英国剑桥成立，主要销售芯片设计技术授权。3、ARM的无芯片模式，世界各大半导体制造商购买ARM设计的ARM微处理器内核，并根据各自不同的应用领域添加合适的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。ARM技术的应用领域和特点。基于ARM技术的微处理器应用占32位RISC微处理器市场份额的75%以上。ARM技术正逐渐渗透到我们生活的方方面面。中国的中兴集成电路、大唐电信、SMIC和上海华虹，以及一些外国公司，如德州仪器、意法半导体、飞利浦、英特尔和三星，都推出了自己的基于ARM的处理器。4、ARM微处理器应用领域、工业控制领域：作为一种32 RISC架构，基于ARM内核的微控制器芯片不仅占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，而且逐渐扩展到低端微控制器应用领域。ARM微控制器具有低功耗和高性价比，挑战了传统的8位/16位微控制器。ARM技术的应用领域和特点，到目前为止，ARM微处理器和技术的应用已经广泛渗透到国民经济的各个领域。5.ARM微处理器的应用领域、ARM技术的应用领域和特点、网络应用：随着宽带技术的普及，采用ARM技术的ADSL芯片逐渐获得竞争优势。此外，ARM在语音和视频处理方面进行了优化，并获得了广泛的支持，这也给DSP应用带来了挑战。消费电子产品：ARM技术广泛应用于流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机。成像和安全产品：ARM技术广泛应用于数码相机和打印机。手机中的32位智能手机卡也使用了ARM技术。，6，ARM微处理器的特点-低功耗，低成本，高性能，RISC指令集，应用领域和ARM技术的特点，低功耗，低成本，高性能，大量寄存器的使用，ARM/THUMB指令支持，三/五级流水线，7，ARM微处理器的特点-RISC体系结构，应用领域和ARM技术的特点，采用RISC体系结构的ARM处理器一般有以下特点：定长指令格式，指令集成，简单，基本寻址方法2-3种；使用单循环指令来促进管道运行；使用了大量寄存器。数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令才能访问内存，以提高指令的执行效率。8、ARM微处理器的特点寄存器的广泛使用，应用领域和ARM技术的特点。ARM处理器有37个寄存器，分为几组。这些寄存器包括：31个通用寄存器，包括程序计数器(电脑指针)，所有32位寄存器；6个状态寄存器，用于识别中央处理器的工作状态和程序的运行状态，全部为32位。9、ARM微处理器的特点高效的指令系统、应用领域和ARM技术的特点。ARM微处理器支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。ARM指令为32位长，Thumb指令为16位长。Thumb指令集是ARM指令集的一个功能子集，但与等价的ARM代码相比，它可以节省30% 40%的存储空间，并具有32位代码的所有优点。10、ARM微处理器的特点其他技术、应用领域和ARM技术的特点。此外，ARM架构还采用了一些特殊的技术，在保证高性能的前提下，最大限度地减少芯片面积，降低功耗：所有ARM指令都可以根据之前的执行结果执行，从而提高了指令的执行效率。加载/存储指令可用于成批传输数据，以提高数据传输效率。逻辑处理和移位处理可以在一个数据处理指令中同时完成。为了提高操作效率，在循环处理中使用地址的自动增加或减少。11、ARM微处理器系列、ARM微处理器系列、ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10E系列、SecurCore系列、英特尔Xscale，其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10是四大通用处理器系列，每个系列都提供了一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专为安全性要求高的应用程序而设计。12，ARM7微处理器系列，ARM7系列是一款低功耗的32位RISC处理器，最适合要求更高价格和功耗的消费类应用。ARM7系列具有以下特点：嵌入式ICE-RT逻辑，易于调试和开发；极低的功耗，适用于需要高功耗的应用，如便携式产品；它可以提供0.9兆位/兆赫的三级流水线结构。兼容16位Thumb指令集，高代码密度；对操作系统的支持是广泛的，如视窗、Linux、掌上电脑等。该指令系统兼容ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列，方便用户升级产品。主频可达130米，高速运算处理能力可胜任大多数复杂应用。ARM微处理器系列，13，ARM7微处理器系列，ARM微处理器系列，主要应用领域：工业控制，互联网设备，网络和调制解调器设备，手机等多媒体和嵌入式应用。ARM7系列微处理器包括以下类型的内核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是应用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属于低端ARM处理器核心。TDMI的基本含义是：支持16位压缩指令集拇指；支持片上调试；m:嵌入式硬件乘法器)I:嵌入式ICE，支持片上断点和调试点；14、ARM9微处理器系列、ARM微处理器系列、ARM9微处理器系列在高性能和低功耗特性方面提供最佳性能。它具有以下特点：5级流水线，更高的指令执行效率。提供1.1兆位/兆赫的哈佛结构。它支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。它支持32位高速AMBA总线接口。全性能内存管理单元，支持视窗、Linux、掌上电脑等主流嵌入式操作系统。微处理器支持实时操作系统。支持数据缓存和指令缓存，具有更高的指令和数据处理能力。15、ARM9微处理器系列、ARM9微处理器系列主要用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数码相机和数码相机。ARM微处理器系列，ARM9系列微处理器包括ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，适合不同的应用。ARM9E微处理器系列、ARM微处理器系列和ARM9E微处理器系列的主要特点是：支持DSP指令集，适用于需要高速数字信号处理的场合。5级流水线，更高的指令执行效率。它支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。它支持32位高速AMBA总线接口。支持浮点处理协处理器。是一款全性能内存管理单元，支持许多主流嵌入式操作系统。支持数据缓存和指令缓存，具有更高的处理能力。主频可达300米。ARM9E微处理器系列ARM9E微处理器系列主要用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备领域。ARM微处理器系列，ARM9E系列微处理器包括ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三种类型，适合不同的应用。18，arm10e微处理器系列，ARM10E微处理器系列，ARM10E微处理器系列的主要特点如下：支持数字信号处理器指令集，适用于需要高速数字信号处理的场合。6级流水线，更高的指令执行效率。它支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。它支持32位高速AMBA总线接口。它支持V，19、ARM10E系列微处理器，ARM10E系列微处理器主要用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领域。ARM微处理器系列ARM10E系列微处理器包括ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三种类型，适合不同的应用。20、安全核心微处理器系列、ARM微处理器系列、安全核心微处理器系列除了ARM架构的主要特点外，还在系统安全方面具有以下特点：具有灵活的保护单元，确保操作系统和应用数据的安全。使用软内核技术防止外部扫描检测。可以集成用户自己的安全特性和其他协处理器。21、安全核心微处理器系列、安全核心微处理器系列主要用于一些对安全性要求较高的应用产品和应用系统，如电子商务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。ARM微处理器系列、SecurCore系列微处理器包括SecurCoreSC100、SecurCoreSC110、SecurCoreSC200和SecurCoreSC210四种类型，适合不同的应用。22、StrongARM微处理器系列、ARM微处理器系列、IntelStrongARM处理器是便携式通讯产品和消费电子产品的理想选择，并已成功应用于许多公司的掌上电脑系列产品。英特尔至强处理器1100是一款采用ARM架构的高度集成的32位RISC微处理器。它将英特尔的设计和处理技术与ARM架构的能效相结合。它采用与软件兼容的ARMv4架构和具有英特尔技术优势的架构。23，Xscale处理器，ARM微处理器系列，Xscale处理器是一款基于ARMv5TE架构的解决方案，是一款具有全性能、高性价比和低功耗的处理器。它支持16位Thumb指令和DSP指令集，已用于数字手机、个人数字助理和网络产品。Xscale处理器是一款主要由英特尔推出的ARM微处理器。24、ARM微处理器工作状态，ARM微处理器工作状态，从编程角度来看，ARM微处理器工作状态一般有两种，并且可以在两种状态之间切换：ARM状态，当处理器执行32位字对齐的ARM指令时；Thumb状态，处理器执行16位、半字对齐的Thumb指令。25，ARM和THUMB，THUMB指令是ARM指令的子集，ARM微处理器的工作状态可以相互调用。只要遵循一定的调用规则，Thumb指令与ARM指令之间的时间效率和空间效率关系为：存储空间约为ARM代码的60% 70%，指令数量比ARM代码多30% 40%。当内存为32位时，ARM代码比Thumb代码快约40%，当内存为16位时，Thumb代码比ARM代码快约40 50%。使用Thumb代码，内存的功耗将减少大约30%，26%。状态切换方法、ARM指令集和Thumb指令集都具有切换处理器状态的指令，并且可以在两种操作状态之间切换。当代码开始执行时，ARM微处理器的工作状态为ARM状态。27，进入拇指状态。当操作数寄存器的状态位(位0)为1时，微处理器可以通过执行BX指令从ARM状态切换到Thumb状态。当处理器处于Thumb状态(如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等)时出现异常。)，异常处理返回并自动切换到Thumb状态。则ARM微处理器28的工作状态切换到ARM状态。当操作数寄存器的状态位为0时，BX指令可以将微处理器从拇指状态切换到手臂状态。ARM微处理器的工作状态。当处理器执行异常处理时，计算机指针被放入异常模式链接寄存器，程序从异常向量的地址执行，这也可以将处理器切换到ARM状态。，29，处理器模式，ARM微处理器的操作模式，USR:ARM处理器的正常程序执行状态，fiq:对于高速数据传输或通道处理，irq:对于一般中断处理，svc:操作系统使用的保护模式，abt:对于虚拟存储和存储保护，sys:运行特权操作系统任务，und:当未定义的指令终止时进入此模式，30，用户模式和特权模式，ARM微处理器的工作模式，以及除用户模式之外的其他6种处理器模式称为特权模式。在特权模式下，程序可以访问所有系统资源并任意切换处理器模式。特权模式，除了系统模式之外，其他五种模式也称为异常模式，大多数用户程序运行在用户模式下，此时，应用程序不能访问一些受操作系统保护的系统资源，应用程序不能直接切换处理器模式。在用户模式下，当需要切换处理器模式时，应用程序可以生成异常处理并在异常处理期间切换处理器模式。31，模式切换，ARM微处理器操作模式，处理器模式可以通过软件切换，也可以通过外部中断或异常处理过程切换。当应用程序异常中断时，处理器进入相应的异常模式。在每个异常模式下，对应的异常处理程序都有一组寄存器，可以确保用户模式下的寄存器在进入异常模式时不会被破坏。系统模式不会通过异常进入；它具有与用户模式完全相同的寄存器。但是，系统模式属于特权模式，可以访问所有系统资源或直接切换处理器模式。它主要用于操作系统任务。一般来说，操作系统的任务需要访问所有的系统资源，同时任务仍然使用用户模式下的寄存器组，而不是异常模式下的对应寄存器组，这样可以保证异常中断发生时任务状态不会被破坏。32，ARM微处理器的内存格式。ARM架构支持的最大地址空间是4GB(232字节)。ARM微处理器的存储格式。ARM架构将内存视为从零地址开始的字节的线性组合。从零字节到三字节，放置第一个存储的字数据，