嵌入式系统2014秋第05讲arm体系结构

第4章ARM体系结本章主要介绍以下内ARM体系结构ARM处理器ARMARM工作模式和工作ARM寄存器 ARM的异常AMBA和ARM处理器基本特沿用的有：通用寄存器堆，32位定长 器指令和3地址数据运算指令 2001年以后，ARMv6体系结构中增加了60多条现在可以认为结构为主，兼有的优点。ARM体系结构目前主要在用的ARM处理器的体系结构V4、V5、V6和V7当前在用的ARM目前实际使用的ARM处理器核有二十每一种处理器核依据 系结构版本设获得广泛的嵌入式操作系统包括：WindowsCE、PalmOS、Symbian TraceMacro）ARM处理器的3种指令ARMThumb指令16JazelleARM指令集和Thumb指令ARM状态，运行32位的ARM指令Thumb状态，运行16位的Thumb指令在任何一种工作状态可以通过转移指令切换到另一种工作状态。加电起动时处理器工作在ARM指令集压同样的宽度。与16位体系结构相比，32位体系结构 一般来讲，16位体系结构比32位体系结构更高的代码密度，但只有近似一半的性能Thumb在32位体系结构上实现了16位指令集，提供比16位体系结构更高的性能比32位体系结构更高的代码密度ThumbThumb指令集是通常使用的32位ARM指令每条Thumb指令是16位长，有相应的对于处理器模型有Thumb指令在标准的ARM寄存器配置下执行时，16位Thumb指令透明地实时解压缩成32位Thumb具有32位核的所有优点32位寻32位寄32位移位器和算术逻辑单元ALU(ArithmeticLogic Thumb指令集（续 ARM体系结构版本变量列（第1种形式后缀变功能TT指令集，T指令的长度为T有两个版本。T用于M的Tm用于T变种。D含JTAG调试器，支持片上调试M提供用于进行长乘法操作的ARM指令，产生全64I嵌入宏单元（EmbeddedICEmacrocell）硬件部件，提上断点和调E增强型DSP指令，增加了几条16以完成饱和带JJazelle，与普通的JAVA虚拟机相比较，Jazelle使Java码运行速度提高了8倍，而功耗降低了80%F向量浮点S可综合版本，以源代码形式提供的，可以被EDAARM核版本命名规命名规则的字符串{y}表示内 管理和保护单元，例如其余体系结构版本变量已 面幻灯片给出ARM核版本命名规则（续说明①在ARM7TDMI之后出产的所有ARM内核名称，即“M“TI其中：后缀A表示应用（Application）、R表示实时控制（Realtime）、M表示微控制器（MicroController）ARM处理器核的3种应用类处理器核分硬件频性功典型用途/产品举配备MMU最最合去除备有较合较微控没有子合适极符号标统，即不例：门禁系统，游戏MMU制器，家庭网机控制当前主流ARM处理器核一览处理器应用处理实时控制ARMCortex列ARMCortex-ARMCortex-ARMCortex-ARM11系ARM9ARM处理器系目前在用的ARM处理器系列主要有6ARM7系列处理器特ARM7系列处理器具有以含有嵌入式ICE－RT逻辑非常低的功冯∙MIPS/MHz的三级流水线ARM7系列处理器特8KBETM7ETM7DSPARM7ARM7ARM7ARM7TDMI ARM7TDMIS ARM7EJ ARM720T 其它ARM7处理器ARM7TDMI-最适用于可移植性和灵活性为关键的现全性能的最适用于低功耗和体积为关键的应用ARM9系列处理系列是高性能和低功耗特性方面最佳的硬宏单元。它具有：5级流水提供1.1MIPS／MHz的哈ARM9主要应用领#先进#仪器仪表#安全系统#高端

网络电#智能机顶盒#PDAARM9系列处理器的组保护单元MMU双4KB双8KB双8KB嵌入式嵌入式嵌入式ETM9接ETM9接ETM9接ARM9ARM9ARM9Thumb扩充Thumb扩Thumb扩ASB接AHB接ASB接ARM940T嵌入式RTOSARM922T开放平台处理器核ARM920T开放平台处理器核ARM9E的组MMCachCachTCMTCMTCMICERICERICERETM9ETM9ETM9DSPDSPDSPJazelleARMV5TARMV5TARMV5TEARM9EARM9EARM9EThumbThumbThumbAHBAHBAHBARM966E_Srev ARM946E_Srev ARM926EJ_Srev可综合嵌入式 可综合嵌入式RTOS Jazelle使能可综OSARM9E系列处理器特ARM966E-

TCM是紧密耦 器的缩略多处理器阵列上最适用于硅片面积关键而对Cache无要求的可配置的TCM大小：0KB、4KB、8KB16KB，可高达64MBARM946E-紧耦 器在ARMV6处理系统模型中的位ARM9E系列处理器的特ARM926EJ-Jazelle每个可配置的Cache大小：4KB、8KB16KB，高达分立的指令和数据高速AHB全性能的 ARM10系列处理ARM10系列为硬宏单元，具有如下DSP全性能对于指令和数据，64位AHB接口内部64位数据通路1.25速度下，性能提高了50％ARM10系列处理器的组双双16KBETM10ARM10E双64位双32KBARM10E双64位ARM1022E

ARM1020EARM11系列处理 核 年月公布主频：350-工艺：0.138级标64SecurCoreSC100系SecurCoreSC100系列专反工程(reverseengineering)特性；ARMCortex核系列处理目前已经有了四个ARMCortexCortex-A8、Cortex-M4、Cortex-R4和Cortex-先进的可配置功能（、M和进行配置）125MI/MHZ（Dhrystone测试基准）、新的Thumb-2掌握ARM处理器初学者要弄清楚三个基本概ARM体系结构ARMARM处理器核ARMARM处理器多个公ARM流水代CPU设计方案中几乎都采用了流水ARM7流水ARM7TDMI核使用3级指令流水<1>取指，由取指部件处理，把指令从内放入指令流水<2>译码，指令被译码。在这一级指令占有译码辑，不占有数据通路<3>执行，执行流水线中已经被译码的指令，在这级，指令占有数据通路，移位操作，读通用寄存，ALU产生结果，写通用寄存器ARM9流水 ARM9流水线（续 <4>数据缓冲，如果需要， 数器； 9流构ARM10和ARM11流水ARM10流水线为6ARM11流水线为8级流水Cortex-R4流水ARM工作模式和工作状异中ARM5种异常工作模ABT（取指中止或者取操作数中止UND（进入未定义指令陷阱IRQ（普通中断FIQ（快速中断SVC（管理ARM处理器工作模ARM处理器支持7种工用户 6 模分类：系统模式，5种异常模特点： 全部资源，能改变工作模式ARM处理器工作模 模式使用说明 ，因此使用 用户级代码没有意义模式使用说明式与PC机的级运行模式是不能够简单模式使用说明ARM处理器工作状⑴状态位的齐取指执行指令。⑵状态，机器指令为位的指令集，半字对齐取指执行指令。种工作状态。和加电起动时处理器工作在ARM状态两种工作状态之间切进入Thumb状位）为指T如果处理器在Thumb（IRQ、FIQ、Undef、Abort和SWI）返回转换到Thumb进入ARM状当操作数寄存器的状态位（位[0]）为0时，执行BX令进入ARM状态工作状态切换方参看下例;从ARM状态转变为Thumb R0,=Lable+1 R0,=Lable ARM寄存器组寄存器称为寄存器，它们是为处理器不同工作模式配备的物理寄存器。在异常模式个ATPCS命名规ATPCS规定的寄存器名称可以方 ，提工作效率，减少差错ARM寄存器的使用规则ARM寄存器