第一讲 ARM体系结构及ARM指令介绍.ppt

ARM体系结构及ARM指令介绍 ARM体系结构及发展历史 Thumb技术介绍 ARM技术基础 ARM核及基于ARM核的芯片选择综述 ARM指令介绍 Thumb指令介绍 第一讲 ARM体系结构及发展历史 ARM体系结构及发展历史 ARM体系结构的发展历史和技术特征 ARM体系结构不同版本的发展概述 ARM体系结构的发展历史和技术特征 ARM处理器核因为其卓越的性能和显著优点，已经成为高性能、低功耗、低成本嵌入式处理器核的代名词，得到了众多的半导体厂家和整机厂商的大力支持。 世界上几乎所有的半导体公司都获得了ARM的授权，他们结合自身的产品发展，开发具有自己特色的、基于ARM核的嵌入式SoC系统芯片。 ARM体系结构的发展历史和技术特征 ARM处理器已经占据了绝大部分32、64位高端嵌入式处理器的市场，形成了移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案事实上的标准。 优良的性能和广泛的市场定位也极大地增加和丰富了ARM的资源，加速了基于ARM处理器的面向各种应用的系统芯片的开发和发展，使得ARM技术获得更大的和更加广泛的应用，确立了ARM技术和市场的领先地位。 最近十多年来ARM技术突出成果表现在 使用“Thumb”的新型压缩指令格式，使得应用系统开发可降低系统成本和功耗； ARM9、ARM10、“Strong-ARM”和ARM11等系列处理器的开发，显著地提高了ARM的性能，使得ARM技术在面向高端数字音、视频处理等多媒体产品的应用中更加广泛； 更好的软件开发和调试环境，加快用户产品开发； 更为广泛的产业联盟使得基于ARM的嵌入式应用领域更加广阔； 嵌入在复杂SoC中、基于ARM核的调试系统代表着当今片上调试技术的前沿。 ARM技术特点 现代SoC和处理器核设计的基本原理都在基于ARM核的SoC设计和ARM系列处理器中得到使用； 同时ARM自身也开创了一些如“Thumb”指令流的动态解压缩的新处理器设计的概念。 普遍使用的3级流水线的ARM核固有的简单性，使其成为实际处理器设计的优秀范例，并得到广泛推广和使用，奠定了ARM的处理器高性能、低功耗和高可靠性的特色，广泛嵌入在复杂的SoC中。 本讲的主要内容和目的 全面讲述了ARM技术的发展历程、ARM的体系结构的形成及技术特征，对于相关的RSIC体系结构也进行了简述。 通过对ARM技术的历史形成过程及ARM技术的全面介绍，使读者能够了解一个优良技术的发展与形成历史，对于从事相关研究也许有所借鉴 本讲的内容安排 ARM发展的历程 RISC体系结构 ARM体系结构的技术特征 ARM体系结构不同版本的发展概述 ARM发展的历程 第一片ARM处理器是1983年10月到1985年4月间在位于英国剑桥的Acorn Computer公司开发 1990年，为广泛推广ARM技术而成立了独立的公司 20世纪90年代， ARM快速进入世界市场 ARM发展的历程 在ARM的发展历程中，从ARM7开始，ARM核被普遍认可和广泛使用 1995年 StrongARM 问世 XScale是下一代StrongARM芯片的发展基础 ARM10TDMI是ARM处理器核中的高端产品 ARM11是ARM家族中性能最强的一个系列 ARM发展的历程 ARM技术还将不断发展。在嵌入式领域，ARM已取得了极大的成功，造就了IP核商业化、市场化的神话，迄今为止，还没有任何商业化的IP核交易和使用达到ARM的规模。 据必威体育精装版统计，全球有103家巨型IT公司在采用ARM技术，20家最大的半导体厂商中有19家是ARM的用户，包括德州仪器，意法半导体，Philips，Intel等。 ARM系列芯片已经被广泛的应用于移动电话、手持式计算机以及各种各样的嵌入式应用领域，成为世界上销量最大的32位微处理器。 ARM — 致力于设计数字世界的应用技术 RISC体系结构 RISC的概念对ARM处理器的设计有着重大影响，最成功的也是第一个商业化的RISC实例就是ARM， 因此大家公认RISC就是ARM的别名，而且ARM是当前使用最广、最为成功的基于RISC的处理器。 因此在我们讲述ARM技术之前，需要对RISC体系结构、组织结构的基本情况进行全面介绍。 什么是计算机体系结构？ 计算机体系结构描述 ： 从用户角度看到的计算机属性，计算机的指令集、可见寄存器、存储器管理单元和异常处理模式都是体系结构的一部分。 CISC(Complex Instruction Set Computer) RISC (Reduced Instruction Set Computer) 计算机体系结构的发展 70年代，先进的半导体加工工艺技术使得在单个芯片上集成的