第二ARM技术概述精要.ppt

2.12 ARM的调试结构 嵌入式调试 调试处理器核 ARM调试硬件 EmbeddedICE 2.13 ARM核综述 在高性能的32位嵌入式SoC设计中，几乎都是以ARM作为处理器核。ARM核已是现在嵌入式SoC系统芯片的核心，也是现代嵌入式系统发展的方向。 ARM处理器核作为基本处理单元，根据发展需求还集成了与处理器核密切相关的功能模块，如Cache存储器和存储器管理MMU硬件，这些基于微处理器核并集成这些IP核的标准配置的ARM核都具有基本“CPU”的配置，这些内核称为CPU核。 ARM核综述 ARM处理器核当前有6 个系列产品： ARM7 ARM9 ARM9E ARM10E, SecurCore ARM11 Intel公司推出的： StrongARM XScale ARM核综述 2.13.1 ARM7系列核介绍 2.13.2 ARM9系列核介绍 2.13.3 ARM10系列核 2.13.4 StrongARM和XScale系列核 2.13.5 SecurCore系列核 2.13.1 ARM7系列核介绍 ARM7TDMI是ARM公司最早为业界普遍认可且得到了最为广泛应用的处理器核，特别是在手机和PDA中，随着ARM技术的发展，它已是目前最低端的ARM核。 ARM7：32位ARM体系结构4T版本； T：“Thumb”16位压缩指令集； D：支持片上Debug（调试），使处理器能够停止以响应调试请求； M：增强型Multiplier，与前代相比具有较高的性能且产生64位的结果； I：“EmbeddedICE”硬件以支持片上断点和观察点。 ARM7系列核介绍 1）ARM7TDMI组织结：ARM7TDMI重要的特性有 实现ARM体系结构版本4T，支持64位结果的乘法，半字、有符号字节存取； 支持Thumb指令集，可降低系统开销； 32×8 DSP 乘法器； 32位寻址空间- 4GB 线性地址空间； 它包含了EmbeddedICE模块以支持嵌入式系统调试； 调试硬件由JTAG测试访问端口访问，因此JTAG控制逻辑被认为是处理器核的一部分。 广泛的ARM 和第三方支持，并与 ARM9 Thumb 系列 ARM10 Thumb 系列和StrongARM处理器相兼容。 ARM7系列核介绍 2）ARM7TDMI硬件接口 按接口信号的功能划分为存储器接口、MMU接口、片上调试、JTAG边界扫描扩展以及时钟接口等十四类接口信号。各接口信号包括接口信号和接口控制信号 ARM7TDMI核的外围硬件接口信号图 ARM7系列核介绍 3）综合的ARM7TDMI-ARM7TDMI－S ARM7TDMI－S是ARM7TDMI的一个可综合的版本，它是以高级语言描述的“软”IP核，可以根据用户选择的目标工艺的单元库来进行逻辑综合和物理实现，它比“硬”的IP核更易于转移到新的工艺技术上实现。 综合出的整个核比“硬”核大50％，电源效率降低50％。同时ARM7TDMI－S在综合过程中存在支持关于处理器核功能的选项，这些选项会导致综合出处理器核较小而且的功能有所下降。 ARM7系列核介绍 4）ARM7TDMI应用 ARM7TDMI处理器核在存储器配置较简单的系统中广泛应用，最为成功的典型例子是手机、PDA，在此应用中，ARM7TDMI已成为用于控制和用户接口功能的事实上的标准处理器。当需要实现高性能时，具有简单存储器系统单纯的ARM7TDMI已不能满足，系统的复杂程度必然要增加。往往是在ARM7TDMI上增加Cache存储器、以ARM CPU核的形式增加软件从片外存储器读、写性能。 2.13.2ARM9系列核介绍 ARM8核是从1993年到1996年开发的，并开发了具有片上Cache及存储器管理单元高性能ARM CPU芯片以满足比ARM7的3级流水线更高性能的ARM核的需求。 ARM9TDMI将流水线的级数从ARM7TDMI的3级增加到5级，并使用分开的指令与数据存储器的Harvard体系结构。ARM9TDMI的性能在相同工艺条件下近似达到ARM7TDMI两倍 ARM9系列核介绍 1）ARM9TDMI技术特点 支持Thumb指令集； 含有EmbeddedICE模块支持片上调试； 通过采用5级流水线以增加最高时钟速率； 分开的指令与数据存储器端口以改善CPI，提高处理器性能。 ARM9系列核介绍 2）ARM9TDMI组织 ARM9内核采用了与后面要讲到的Strong ARM相同的5级流水线。ARM9TDMI与StrongARM核的主要区别在于StrongARM有一个与寄存器读出级并行操作的专用的转移加法器进行转移地址计算，而ARM9TDMI使用