ARM微处理器介绍.ppt

ARM微处理器介绍 1979年美國加州大学伯克利分校提出了RISC（Reduced Instruction Set Computer， 精简指令集计算机）的概念， 把着眼点放在了如何使电脑的结构更加简单合理地提高运算速度上。 RISC结构优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等措施来达到上述目的。到目前为止，RISC构架也还沒有严格的定义，一般认为，RISC构架应具有如下特点： 采用固定长度的指令格式，指令完整、简单、基本定址方式有2～3种。 使用单周期指令，便于管理操作执行。 大量使用寄存器，资料处理指令只对寄存器进行操作，只有载入/ 存储指令可以存取记忆体，以提高指令的执行效率。 基本介绍-RISC构架 传统的CISC（Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）结构有其固有的缺点，即随着电脑的发展而不断引入新的复杂的指令集，为支持这些新增的指令，电脑的构架会越來越复杂，然而，在CISC指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有20%的简单指令会被反复使用，占程序调用指令数的80%。而余下的80%的复杂指令却不经常使用，在程式设计中只占20%，显然，这种结构是不太合理的。 RISC与CISC构架比较 ARM 公司作为32位处理器内核的提供者，拥有100多家半导体合作伙伴，ARM core是目前消费类电子市场中市场占有量第一的CPU体系。 ARM是一个CPU内核。ARM公司自己并不生产或销售芯片，它采用技术授权模式，通过出售芯片技术授权，收取授权费与技术转让费 随着ARM/MIPS/ARC等成熟内核的推出，很多过去没有32位CPU研发能力的半导体公司进入这一行列。 ARM公司简介 体积小、低功耗、低成本、高性能 支持Thumb(16位）和ARM(32位）双指令集 大量使用寄存器，指令执行速度更快 大多数数据操作都在寄存器中完成 寻址方式灵活简单，执行效率高 指令长度固定 对操作系统的支持广泛 ARM系列处理器的特点 ARM公司定义了7种主要的ARM ISA(Instruction Set Architecture,即指令集体系结构)： ARMv4 ARMv5 ARMv6 ARMv7: ARMv7A、ARMv7R、ARMv7M ARM处理器的体系结构 主流ARM内核： ARM7 ARM9/ARM9E ARM10E ARM11 CORTEX SECURCORE Xscale StrongARM ARM系列处理器 工业控制领域 无线通信领域 网络应用 消费类电子产品 成像和安全产品 ARM处理器的应用领域 工作模式：ARM/THUMB 支持7种运行模式： 用户模式/FIQ/IRQ/管理模式/中止模式/系统模式/未定义模式 ARM总共有37个寄存器，其中包括31个通用寄存器，和6个状态寄存器： ARM处理器基础知识 R0-R7:通用寄存器 R8-R14：分组寄存器 R15：程序计数器PC R13(SP)：在ARM中常用作堆栈指针，应用程序初始化R13，使其指向异常模式专用的堆栈 R14(LR):link register ,放置当前子程序返回地址或异常模式返回地址 R15：Program Counter(PC) CPSR:(Current Program Status Register)当前程序状态寄存器 SPSR:(Saved Program Status Register)备份程序状态寄存器，SPSR用于在程序异常中断时保存被中断的程序状态 ARM7处理器基础知识 1) ARM微处理器内核的选择 如果希望使用WinCE或标准Linux等操作系统以减少软件开发时间，就需要选择ARM720T以上带有MMU（Memory Management Unit）功能的ARM芯片。 ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都带有MMU功能。 而ARM7TDMI则没有MMU，不支持Windows CE和标准Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU指出的操作系統可执行于ARM7TDMI硬件平台之上。 选择ARM微处理器的准则 2) 系统的工作频率 系统的工作频率在很大程度上決定了ARM微处理器的处理能力。 ARM7系列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHz，常见的ARM7晶片系统主时钟频率为20MHz-133MHz。 ARM9系列微处理器的典型处理速度为1.1MIPS/MHz，常见的ARM9的系统主时钟频率为100MHz-233MHz，ARM10最高可以达到700