本科毕业论文_arm启动过程分析及应用研究.doc

长沙师范专科学校 电子信息工程 系 计算机应用 专业 级 毕业论文（设计） 题目: ARM启动过程分析及应用研究 姓名：宋政艳 学号：2009540830139 指导教师（签名）： 年 月 日 前 言 自从电子技术发展起来之后，ARM因其体积小、低功耗、低成本高性能的优势，正以惊人的速度向前发展，在工业控制，浪费类电子产品和成像安全产品、无线网络与通讯等领域得到了广泛应用，极大地改进了这些行业的生产效率、提高了生产力、除此之外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用，ARM技术在许多不同领域的地位日益巩固。 本文以嵌入式系统设计作为具体的研究对象，选取ARM微处理器作为嵌入和式设计的核心，系统地介绍了ARM和嵌入式操作系统、工作原理和启动过程分析。 目 录 前 言 第一章 ARM 概述 1 1.1 ARM简介 1 1.1.1 RISC结构特性 2 1.1.2 常用ARM处理器系列 3 1.2 ARM微处理器的应用领域及特点 7 1.2.1 ARM 微处理器的应用领域 7 1.2.2 ARM处理器的特点 8 第二章 ARM9简述 8 2.1 ARM9简介 9 2.2 ARM9体系结构 9 2.2.1 ARM工作状态 9 2.2.2 ARM9处理器的主要结构及其特点 10 第三章 ARM9分析启动 11 3.1 ARM9启动过程 11 第四章 总结 15 第一章 ARM 概述 1.1 ARM简介 ARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。 1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。 ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，它本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可，由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，从而使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。 1.1.1 RISC结构特性 ARM内核采用精简指令集计算机（RISC）体系结构，它是一个小门数的计算机，其指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机（CISC）要简单得多，其目标就是设计出一套能在高时钟频率下单周期执行，简单而有效地的指令集。RISC的设计重点在于降低处理器中指令执行部件的硬件复杂度，这是因为软件比硬件更容易提供更大的灵活性和更高的智能化，因此ARM具备了非常典型的RISC结构特性：??? （1）具有大量的通用寄存器；??? （2）通过装载/保存（load-store）结构使用独立的load和store指令完成数据在寄存器和外部存储器之间的传送，处理器只处理寄存器中的数据，从而可以避免多次访问存储器；??? （3）寻址方式非常简单，所有装载/保存的地址都只由寄存器内容和指令域决定；??? （4）使用统一和固定长度的指令格式。???? 此外，ARM体系结构还提供：??? （1）每一条数据处理指令都可以同时包含算术逻辑单元（ALU）的运算和移位处理，以实现对ALU和移位器的最大利用；??? （2）使用地址自动增加和自动减少的寻址方式优化程序中的循环处理；??? （3）load/store指令可以批量传输数据，从而实现了最大数据吞吐量；??? （4）大多数ARM指令是可“条件执行”的，也就是说只有当某个特定条件满足时指令才会被执行。通过使用条件执行，可以减少指令的数目，从而改善程序的执行效率和提高代码密度。?????? 这些在基本RISC结构上增强的特性使ARM处理器在高性能、低代码规模、低功耗和小的硅片尺寸方面取得良好的平衡。??????? 从1985年ARM1诞生至今，ARM指令集体系结构发生了巨大的改变，还在不断地完善和发展。为了清楚地表达每个ARM应用实例所使用的指令集，ARM公司定义了7种主要的ARM指令集体系结构版本，以版本