ARM体系结构及编程模型.ppt

1、第1，2章ARM体系结构和编程模型，2020/8/3，章伦理，2，讲座概述，1，3，2，4，5，ARM技术的应用领域和特点，ARM处理器寄存器组织，ARM ARM处理器存储格式，3，ARM Advanced，销售ARM技术的应用领域及特点，1991年英国剑桥成立，主要是筹码设计技术的认可。4、ARM的Chip less型号、世界主要半导体制造商购买ARM公司设计的ARM微处理器核心，并根据不同的应用领域添加相应的外围电路(Chipless Model)，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征，基于ARM技术的微处理器应用程序占约32位RISC微处理器75以上的市场份

2、额，ARM技术逐渐渗透到我们生活的各个方面。我国中兴集成电路、大唐通信、中心国际和上海市华红、以及德州仪器、义法半导体、Philips、英特尔、三星等都展示了自己设计的基于ARM核心的处理器等。5，ARM微处理器应用程序，产业控制领域：32 RISC体系结构，基于ARM核心的微控制器芯片，占据了高端微控制器市场市场的大部分份额，并逐渐扩展到低端微控制器应用程序领域。ARM微控制器低功耗、价钱/性能比和传统的8位/16位微控制器挑战。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在国民经济的各个领域，6，ARM微处理器应用领域，ARM技术的应用领域和特点，网络应用领域：随着宽

3、带技术的普及，采用ARM技术的ADSL芯片逐渐占据了竞争优势。ARM还针对语音和视频处理进行了优化，获得了广泛的支持，并挑战了DSP应用程序。消费类电子产品：ARM技术广泛应用于当前流行的数位音讯播放器、数字机顶盒和游戏机。映像和安全产品：目前大多数广泛使用的数码相机和打印机都采用了ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。7，ARM微处理器功能低功耗，低成本，高性能，RISC指令集，ARM技术的应用和功能，低功耗，低成本，高性能，多种寄存器使用，ARM/THUMB指令支持，3/5级管道，3/5级，大量使用寄存器，数据处理指令只能寄存器操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，从

4、而提高指令的执行效率。9、使用ARM微处理器功能寄存器、ARM技术的应用领域和特性、ARM处理器共37个寄存器，并分为以下几个组：31个通用寄存器，包括节目柜台(PC指针)，全部为32位寄存器；所有6个状态寄存器均为32位，用于标识CPU的运行状态和程序的运行状态。10，ARM微处理器功能高效的命令系统，ARM技术的应用领域和功能，ARM微处理器支持两个茄子命令集：ARM命令集和Thumb命令集。ARM命令为32位长度，Thumb命令为16位长度。Thumb命令集是ARM命令集的功能子集，但与等效的ARM代码相比，它可以节省3040多个存储空间，并具有32位代码的所有优点。，11，ARM微处理

5、器功能其他技术，ARM技术的应用领域和功能，ARM体系结构采用了在确保高性能的同时最小化筹码面积和降低功耗的特殊技术。所有ARM命令都可以根据以前的执行结果确定是否执行，从而提高命令的执行效率。您可以使用加载/保存命令批量传输数据，以提高资料传输效率。可以在一个数据处理指令中同时执行逻辑处理和移动处理。在循环处理中，使用地址的自动增减提高运营效率。12，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，Intel Xscale，其中ARM7，ARM9 SecurCore、13、ARM7微处理器系列和ARM7系列最适合于

6、低功耗32位RISC处理器，以及具有高价钱和电源要求的消费应用程序。ARM7系列具有以下特征：具有嵌入式ICERT逻辑，调试开发方便。可提供3阶段管道结构，功耗为0.9MIPS/MHz，非常适合高功耗应用程序，如便携式产品。兼容16位Thumb指令集，代码密度高；Windows CE、Linux、Palm OS等多种操作系统支持；命令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用户更换产品升级。高达130米的时钟频率，高速计算处理能力可以处理大多数复杂的应用程序。ARM微处理器系列、14、ARM7微处理器系列、ARM微处理器系列、关键应用程序：产业控制、网络设备、网络和调制解

7、调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用程序。ARM7系列微处理器包含ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ等核心类型。在牙齿中，ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器之一，是低端ARM处理器核心。TDMI的基本含义是T: 16位压缩指令集Thumb支持D:支持片上调试；m:嵌入式硬件乘数I:嵌入式ICE、片上断点和调试点支持、15、ARM9微处理器系列、ARM微处理器系列和ARM9系列微处理器在高性能和低功耗功能方面具有最佳性能。具有以下特征：5级管道，命令执行效率更高。提供1.1MIPS/MHz哈佛结构。支持、32位ARM命令集和16位

8、Thumb命令集。它支持32位高速AMBA总线接口。高性能MMU，支持多种主流嵌入式操作系统，包括Windows CE、Linux、Palm OS。支持MPU的实时操作系统。数据缓存和命令缓存支持，以及更高的命令和数据处理能力。16，ARM9微处理器系列，ARM9系列微处理器主要用于无线设备、仪表、安全系统、机顶盒、高级打印机、数码相机、数码相机等。ARM微处理器系列、ARM9系列微处理器(包括ARM920T、ARM922T和ARM940T)适用于多种应用程序。17、ARM9E微处理器系列、ARM微处理器系列和ARM9E系列微处理器的主要特征包括：DSP指令集支援适合高速数字信号处理需求。5级

9、管道，执行更有效的命令。支持、32位ARM命令集和16位Thumb命令集。它支持32位高速AMBA总线接口。VFP9浮点处理协处理器支持。高性能MMU，支持多种主流嵌入式操作系统。数据缓存和命令缓存支持，处理能力更高。最大时钟频率为300米。18、ARM9E微处理器系列、ARM9E系列微处理器、主要适用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、产业控制、存储和网络设备等。ARM微处理器系列包括三种茄子类型，ARM926ej-s、ARM946E-S和ARM966E-S适用于多种应用程序。19、ARM10E微处理器系列、ARM微处理器系列和ARM10E系列微处理器的主要特征包括：支持适合高速数字信号

10、处理要求的DSP指令集，6级管道，执行更有效的命令。支持、32位ARM命令集和16位Thumb命令集。它支持32位高速AMBA总线接口。VFP10浮点处理协处理器支持。高性能MMU，支持多种主流嵌入式操作系统。数据缓存和命令缓存支持，以高达400米的时钟速度提供更高的处理能力。内嵌并行读/写操作零件。20、ARM10E微处理器系列、ARM10E系列微处理器，主要适用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、产业控制、通信和资讯系统领域。ARM微处理器系列、ARM10E系列微处理器(包括ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S)适用于多种应用程序。21、SecurCore微处理器

11、系列、ARM微处理器系列、SecurCore系列微处理器ARM体系结构的许多主要功能外，系统安全方面还包括灵活的保护，以确保操作系统和应用程序数据的安全性。使用软内核技术防止外部扫描检测。用户自己的安全功能和其他辅助处理器集成、22、SecurCore微处理器系列和SecurCore微处理器系列主要适用于某些具有高安全要求的应用程序和应用程序系统，如电子商务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统。ARM微处理器系列、SecurCore系列微处理器、SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore SC200和SecurCore SC210。23、Strong

12、ARM微处理器系列、ARM微处理器系列、英特尔strongarm处理器、便携式通信产品和消费电子产品的理想选择，已成功应用于多家公司的手持电脑系列产品。Intel StrongARM SA-1100处理器是基于ARM体系结构的高度集成的32位RISC微处理器。集成了Intel corporation的设计和处理技术以及ARM体系结构的电源效率，并在软件上采用了与ARMv4体系结构兼容并具有Intel技术优势的体系结构。24、Xscale处理器、ARM微处理器系列、Xscale处理器(基于ARMv5TE体系结构的解决方案)、整体性能、价钱/性能、低功耗处理器。支持16位Thumb命令和DSP命令

13、，已在数字移动电话、个人数字助理、网络产品等中使用。Xscale处理器是当前主要在Intel牙齿上宣传的ARM微处理器之一。25，ARM微处理器操作状态，ARM微处理器操作状态，从编程角度看，ARM微处理器操作状态通常有两种，两种状态之间的切换：ARM状态，运行处理器的32位字对齐ARM命令；Thumb状态，在牙齿点处理器执行16位元半形对齐Thumb指令。26、ARM和THUMB、THUMB指令可以与ARM指令的子集、ARM微处理器操作状态交互调用。只要遵循特定的调用规则，Thumb指令和ARM指令的时间效率和空间效率关系为：存储空间为ARM代码的6070左右，指令数大于ARM，存储为32位

14、，ARM代码约为Thumb代码的40，存储为16位，Thumb代码约为ARM代码的4050，使用Thumb代码的存储功耗，28，Thumb状态，如果操作数寄存器状态位(位0)为1，则可以执行BX命令从ARM状态微处理器到Thumb状态。如果处理器状态为Thumb，出现异常(例如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等)，则在返回异常处理时自动切换到Thumb状态。ARM微处理器操作状态，29，切换到ARM状态，如果操作数寄存器状态位为零，则可以在执行BX命令时将微处理器从指轮状态切换设置为ARM状态。在ARM微处理器运行状态、处理器异常处理时，可以将PC指针放在异常模式链接寄存器上，从

15、异常向量地址开始运行节目，或者创建处理器切换-ARM状态。、30、处理器模式、ARM微处理器操作模式、usr:ARM处理器常规节目执行状态、常见问题解答：快速资料传输或通道处理、IRQ:用于常规中断处理、SVC:用于操作系统的保护模式、abt:用于虚拟存储和存储保护、ssq用户模式在权限模式下，程序可以访问所有系统资源，并且可以在处理器模式下任意执行其中一个切换。在权限模式下，系统模式以外的5茄子模式也称为异常模式，大多数用户程序在用户模式下运行。在牙齿的情况下，应用程序不能访问操作系统保护系统资源，应用程序不能直接执行处理器模式切换操作。在用户模式下，如果需要处理器模式切换，应用程序可以创建

16、异常处理，异常处理期间处理器模式切换。32、模式切换、ARM微处理器操作模式、处理器模式软件切换、外部中断或异常处理过程中的切换。应用程序发生异常中断时处理器进入相应的异常模式。每个异常模式都有一组可在相应的异常处理程序中使用的寄存器，使用户进入异常模式时无需用户模式的寄存器破坏即可工作。系统模式不通过异常进入，而是提供与用户模式完全相同的寄存器功能。但是系统模式是访问所有系统资源或切换直接处理器模式的权限模式。主要用于操作系统操作。通常，操作系统操作需要访问所有系统资源，牙齿操作使用用户模式下的寄存器组(而不是异常模式下相应的寄存器组)，以确保在发生异常中断时，作业状态不会变为破坏。33，ARM微处理器存储格式，ARM体系结构支持的最大寻址空间为4GB(232字节)，ARM微处理器存储格式，ARM体系结构将存