节目预告（4~15周）一阶段：设计者.pptVIP

节目预告(4~15周)第一阶段：设计者 第二阶段：学生（复习） 第三阶段：工程师（案例） 最后：考试（开卷）or PAPER 学生教程 ARM体系结构 ARM指令系统 XScale 微架构的系统结构 一个Strong ARM板卡 几个问题？ 有了开发板，我们能作什么？ 我们成功的仿制出来，我们成功了吗？ 我们是真正的设计者吗？ 预备知识 计算机体系结构分类 －冯·诺依曼结构 －哈佛体系结构 －精简指令系统计算机（RISC） 第二部分 ARM的体系结构 ARM体系结构 ARM公司是把ARM作为知识产权IP推向嵌入式处理器市场，目前，已占有75%左右的市场。因此，ARM架构在市场出现也有多种形式，既有处理器内核（如ARM7TDMI）形式，也有处理器核（如ARM720T）形式。半导体厂商或片上系统SOC设计应用厂商采用ARM架构生产相应的MCU/MPU（如ATMEL公司的AT91单片机MCU）或SOC芯片。 关于ARM ARM=Advanced RISC Machine RISC 的典型代表 32位处理器技术 嵌入式领域的主力军 ARM的产品 ARM处理器内核，以IP的形式提供给IC生产厂家 硬核 软核 ARM开发工具、SOC开发工具、评估板等 ARM公司不生产芯片 2.1 ARM的特点（1） ARM微处理器的主要特点 系列化：ARM7, ARM9, ARM10, … 独特的指令系统 32位架构，定长。 32位ARM指令 16位Thumb指令 大部分为单周期指令 条件执行 Load/Store 流水线结构 ARM7：3级流水线 ARM9：5级流水线 高性能、低功耗 ARM的特点（2） ARM微处理器的主要特点 支持JTAG调试 7种工作模式 User : 用户模式，非特权 FIQ : 快速中断 IRQ : 普通中断 Supervisor 管理模式 Abort : 存取异常模式 Undef : 未定义指令模式 System : 系统模式 2种工作状态 ARM Thumb 支持ARM/Thumb的交互工作 典型指令使用频度 Thumb指令集 Thumb 是16-bit 指令集 代码密度优化 （总代码大小约为ARM指令的65%） 使用窄总线存储器时可以大大提高性能。 是 ARM 指令集的一个子集。 核存在一个执行状态 – Thumb状态 ARM和Thumb之间切换使用BX 指令 2.2 ARM架构 ARM7TDMI 处理器内核 ARM7TDMI 是基于 ARM7 内核 3 级流水线---0.9MIPS/MHz 冯.诺依曼架构 CPI(Cycle Per Instruction) 约为1.9 T - Thumb 架构扩展, 提供两个独立的指令集： ARM 指令，均为 32位 Thumb指令，均为 16位 两种运行状态，用来选择哪个指令集被执行 D - 内核具有Debug扩展结构 M - 增强乘法器 (32x8) 支持64位结果. I - EmbeddedICE-RT逻辑---提供片上断点和调试点支持 ARM7TDMI 内核信号 ARM7TDMI 方框图 ARM7TDMI 内核 外部地址产生 2.3 ARM处理器模式 处理器模式分为用户和系统模式，系统模式包括了： 快中断请求FIQ（Fast Interrupt Request） 中断请求IRQ（Interrupt Request） 管理SVC（Supervisor） 中止Abort 未定义Undefined等几种模式。 r0-r15为32位通用寄存器，其中，r15常用作程序计数器PC、r14常用作链接寄存器LR、r13常用作堆栈指针SP 当前程序状态寄存器CPSR(Current Program Status Register) CPSR 1、条件码标识 N：负数标识 Z：结果为零标识 C：进位位标识 V：溢出标识 *Q：DSP的溢出/饱和（选用） 2、控制位 I：IRQ中断禁止位 F：FIQ快中断禁止位 T：Thumb位 Mode：处理器工作模式 保护程序状态寄存器SPSR（Saved Program Status Register）是处理器系统模式下保存当前程序状态寄存器CPSR的内容。 2.4 Thumb状态 Thumb状态下的寄存器是ARM状态下寄存器组的一部份：r0-r7、r13(SP)、r14(LR)、r15(PC)和CPSR 2.5 异常处理模式 异常（Exception）是由内部或外部源产生以引起处理器处理一个事件，在处理异常之前，处理器状态必须保留；以便在异常处理程序完成后，原来的程序能够重新执行。