第2章ARM技术概述课件.pptVIP

第二章 ARM技术概述 2.1 ARM体系结构及技术特征 2.1 ARM体系结构及技术特征 2.1.1 ARM的发展的历程 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 ：Advanced RISC Machine,由苹果电脑、Acorn电脑集团和VLSI Technology合资组建。 20世纪90年代， ARM快速进入世界市场并在高性能、低功耗和低价格的嵌入式应用领域中占据领先地位。 让业内人士认识到英国的电子公司以及chipless、fabless模式。 2.1.1 ARM的发展的历程 最近10多年来ARM技术的突出成果表现在： 使用“Thumb”的新型压缩指令格式，使得应用系统开发的系统成本和功耗大为降低； 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； 提供了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。 2.1.1 ARM的发展历程 在ARM的发展历程中，从ARM7开始，ARM核被普遍认可和广泛使用 。在ARM7中将ARM体系结构完全扩展到32位，采取3级流水线结构，并将主频提升到40MHz。 1995年 ARM、Apple，DEC联合声明开发应用PDA的高性能低功耗的StrongARM 问世。这款CPU的主频达到了233MHz，而功率不到1瓦。后来DEC公司StrongARM部门被Intel公司并购，Intel公司用StrongARM取代了他们境况不佳的i860和 i960体系，并在此基础上开发了新的体系结构XScale系列。 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，在相同工艺条件下，ARM10TDMI的性能近似于ARM9TDMI的2倍。 ARM11是ARM家族中性能最强的一个系列，在0.13um工艺下，ARM11TM的运行频率高达500-700MHz。 2.1.1 ARM的发展历程 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。 2.1.2 RISC体系结构概述 CISC （Complex Instruction Set Computer）体系结构 借鉴小型计算机的技术思路 增加指令的负责程度 微码ROM占据了较多芯片面积 RISC体系结构 精简指令的复杂程度 简化指令实现的硬件设计 复杂操作由简单指令合成 2.1.2 RISC体系结构概述 2.1.3 ARM体系结构 ARM的体系结构采用了若干Berkeley RISC处理器设计中的特征 Load/store体系结构 固定的32位指令 3地址指令格式 也放弃了其它若干Berkeley RISC特征 寄存器窗口 延迟转移 所有的指令单周期执行 2.1.4 Thumb技术介绍 ARM的RISC体系结构的发展中已经提供了低功耗、小体积、高性能的方案。而为了解决代码长度的问题，ARM体系结构又增加了Ｔ变种，开发了一种新的指令体系，这就是Thumb指令集，它是ARM技术的一大特色。 2.1.4 Thumb技术介绍 Thumb是ARM体系结构的扩展。它有从标准32位ARM指令集抽出来的36条指令格式，可以重新编成16位的操作码。这能带来很高的代码密度 ,因为thumb指令宽度只有ARM指令宽度的一半。 ARM7TDMI是第一个支持Thumb的核，支持Thumb的核仅仅是ARM体系结构的一种扩展，所以编译器既可以编译Thumb代码，又可以编译ARM代码 。 支持Thumb的ARM体系结构的处理器状态可以方便的切换、运行到Thumb状态，在该状态下指令集是16位的Thumb指令集 2.1.4 Thumb技术介绍 支持Thumb的核有两套独立的指令集，它使设计者得到ARM 32位指令性能的同时，又能享有Thumb指令集产生的代码方面的优势，可在性能和代码大小之间取得平衡，在需要较低的存储代码