第3章 ARM微处理器体系结构课件.ppt

第3章 ARM微处理器体系结构 除此之外，ARM体系采用了一些特别的技术，在保证高 性能的同时尽量减小芯片体积，减低芯片的功耗。这些技术 包括: 1.在同一条数据处理指令中包含算术逻辑处理单元处理和 移位处理。 2.使用地址自动增加(减少)来优化程序中循环处理。 3.Load/Store指令可以批量传输数据，从而提高数据传输 的效率。 4.所有指令都可以根据前面指令执行结果，决定是否执行， 以提高指令执行的效率。 3.2 ARM的版本 迄今为止，ARM体系结构共定义了7个版本。当前正在使用的ARM内核:  2、ARM体系的变种 ⑴Thumb指令集(T变种) ⑵长乘法指令(M变种) ⑶增强型DSP指令(E变种) ⑷Java加速器Jazelle(J变种) ⑸ARM媒体功能扩展(SIMD变种) 3、ARM/Thumb体系版本的命名格式 ⑴ ARM/Thumb体系版本的命名格式 ⑵ 目前有效的ARM/Thumb体系版本名称及其含义 在ARM 7 TDMI时期，其变种后缀为： T：支持16位压缩指令集Thumb M：内嵌硬件乘法器（32*32→64或者 32*32+64→64） D：对调试的支持（Debug） I：嵌入的ICE仿真器,支持片上断点和调试点 到ARM 926 EJ-S之后，上述变种后缀作为默认不 再列出，新的变种后缀及其含义为： E：DSP指令支持 J：Java指令支持 S：可逻辑综合软内核 F：带向量浮点协运算器 Z: 内置TrustZone安保功能 T2: 内置Thumb-2功能 3.3 ARM微处理器系列 1、ARM7系列 ARM7系列包括ARM7TDMI， ARM7TDMI-S， ARM7EJ-S和ARM720T这 4种类型，主要用于适应 不同的市场需求。 ARM7系列处理器具有以下主要特点: ◆ 成熟的大批量的32位R1CS芯片 ◆ 最高主频达到130 MlPS ◆ 功耗很低 ◆ 代码密度很高，兼容16位的微处理器 ◆ 得到广泛的操作系统和实时操作系统支持，包括Windows CE、 Palm OS、 Symbian OS、Linux以及业界领先的实时操作系统。 ◆ 众多的开发工具 ◆ EDA仿真模型 ◆ 优秀的调试机制 ◆ 业界众多领先的IC制造商生产这类芯片 ◆ 提供0.25um. 0.18um及0.13um的生产工艺。 ◆ 代码与ARM9系列、ARM9E， ARM10E兼容 2、ARM9系列 ARM9系列处理器使用ARM9TDMI处理器核，其中包 含了16位的Thumb指令集。使用Thump指令集可以以16 位的系统开销得到32位的系统性能。 ARM9系列包括ARM920T， ARM922T和ARM940T 这 3种类型，主要用于适应不同的市场需求。 ARM9系列处理器具有以下主要特点: ◆ 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集的32位RISC处理器 ◆ 五级整数流水线 ◆ 单一的32位AMBA总线接口 ◆ MMU支持Window CE， Palm OS， Symbian OS， Linux等 ◆ 统一的数据cache和指令cache ◆ 提供0.18um. 0.15um及0.13urn的生产工艺 3、ARM9E系列 ARM9E系列处理器使用单一的处理器内核提供了微控制器、DSP ，.Iava应用系统的解决方案，从而极大地减小了芯片的大小以及复杂程度，降低了功耗，缩短了产品面世时间。ARM9E系列处理器提供了增强的DSP处理能力，非常适合那些需要同时使用DSP和微控制器的应用场合。其中的ARM926FJ-S包含了Jazzele技术，可以通过硬件直接运行Java代码，提高系统运行Java代码的性能。 ARM9E系列包括ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S 3种类型，用于适应不同的市场需求。 ARM9E系列处理器具有以下主要特点: ◆ 支持32位的ARM指令集和l16位的Thumb指令集的32位RISC处理器 ◆ 包括了DSP指令集 ◆ 五级整数流水线 ◆ 在典型的0.13um工艺下，主频可以达到300 MIPS的性能 ◆ 集成的实时跟踪和调试功能 ◆ 单一的32位AMBA总线接口 ◆ 可选的VFP9浮点处理协处理器 ◆ 在实时控制和三维图像处理时主频可达到215 MFLOPS ◆ 高性能的AHB系统 ◆ MMU支持Window CE、Palm OS、Symbian OS、Linux等 ◆ MPU支持实时操作