第3章常用微处理器介绍.ppt

3.2.1 DSP特殊功能与特点 高速数据存取 地址生成单元（AGU） 特殊的寻址方式 模寻址（modulo addressing）、位反转寻址（bit-reversed addressing） 3.2.1 DSP特殊功能与特点 类RISC指令集 精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computers，RISC） DSP器件的设计参照了RISC的设计思想 指令长度固定、执行周期一致 大量采用通用寄存器 3.2.1 DSP特殊功能与特点 并行运算 可以同时执行多条指令 TMS320C6745最高时钟频率为456MHz，而其最高运算速度可以达到3648MIPS TMS320C6745取指时每次读取8字长度的指令，组成一个取指包（fetch packet） 3.2.1 DSP特殊功能与特点 并行运算 每条指令的最低位称为p位，它决定了该条指令是否能够与其他指令并行执行。 P=1表示该指令和后一条指令同时执行 P=0表示该指令不能和后一条指令同时执行 完全串行 3.2.1 DSP特殊功能与特点 并行处理 完全并行 部分并行 3.2.1 DSP特殊功能与特点 硬件循环 重要的数字信号处理算法，如数字滤波、FFT等，都需要进行高速的循环操作。 DSP器件引入了一些硬件来实现指令循环，只有设置好相关参数，一条或一段指令就可以高效地自动循环执行，而无需软件控制。 3.2.2 DSP内部结构 TMS320C6742内部结构 DSP子系统 系统控制 JTAG接口 片上设备 SCR 3.2.2 DSP内部结构 TMS320C674x CPU结构 3.3 嵌入式微处理器ARM ARM是高级精简指令集计算机（Advanced RISC Machines）的简称，同时也是设计该处理器的公司的名称。 ARM处理器具有体积小、成本低、功耗低、执行效率高等特点。 chipless生产模式，ARM公司本身并不设计和生产芯片，而是设计高效的IP（Intellectual Property）Core作为产品，提供给授权的半导体制造企业。 3.3 嵌入式微处理器ARM 典型产品 NXP公司的基于ARM7的LPC2200、LPC2300等系列，功耗低、封装小巧、包含丰富的片内外设和GPIO，特别适合用于工业控制领域； TI公司将其业界领先的DSP内核与ARM内核集成到一个芯片上，推出了OMAP系列处理器，深受移动通信终端设备制造商的欢迎； FPGA厂商也与ARM公司合作，推出了带有ARM硬核的FPGA产品，结合了FPGA和ARM的优势。 3.3.1 RICS体系结构 复杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer，CISC）结构 Intel的x86平台 指令复杂且数目繁多 指令长度不统一 内部结构变得非常复杂，体积、功耗、成本等都较高 执行效率较低 3.3.1 RICS体系结构 精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RICS） 指令格式统一，操作码的长度、位置固定 所有指令的执行时间一致，便于实现流水线 使用大量通用寄存器，运算器可以对每一个寄存器中的数据直接进行操作，可将结果存放到任何一个寄存器中 简单的寻址方式 RISC相比CISC有许多优点，但是也存在一些缺点，比如程序代码占用空间较大等。 3.3.2 ARM处理器系列 系列 构架 主要特点 速度 ARM7 ARMv4 3级流水线，功耗极低 130MIPS ARM9 ARMv4T 5级流水线，全性能的MMU，支持指令和数据Cache 200MIPS ARM9E ARMv5 5级流水线，支持DSP指令集，全性能的MMU，支持指令和数据Cache 300MPIPS ARM10E ARMv5 6级流水线，支持DSP指令集，支持VFP10浮点处理协处理器，全性能的MMU 400MIPS Xscale ARMv5TE 7级流水线，支持DSP指令集，Intel目前主要推广的ARM微处理器 800MIPS ARM11 ARMv6 8级流水线，SIMD构架，支持多核，全性能的MMU 1000MIPS Cortex ARMv7 13级流水线，支持Thumb-2指令集，全性能的MMU，支持指令和数据Cache 2000MIPS 3.3.3 ARM7体系结构 ARM7TDMI基本结构 3.3.3 ARM7体系结构 流水线 三级流水线 3.3.3 ARM7体系结构 ARM7工作状态 ARM Thumb ARM7工作模式 工作模式 模式代码 描述 用户模式 usr 0b10000 正常程序执行模式 快速中断模式 fiq 0b10001 用于支持高速数据传输或通道处理 外部中断模式 irq 0b10010 用于一般中断处