ARM处理器支持下列数据类型-北京科技大学.ppt

嵌入式系统与单片机 北京科技大学电子信息系 习题 1 请解释ARM的含义。 2 ARM处理器支持的数据类型有哪些？ 3 写出ARM处理器使用的各种工作模式和状态。 4 ARM处理器共有多少个寄存器？分别为多少位？ 5 ARM指令集分为几类？请分别写出。 1.1 ARM 公司和ARM处理器 1）ARM是一个CPU内核。ARM公司既不生产芯片也不销售芯片，它只出售芯片技术授权，收取授权费和技术转让费。 2）采用ARM内核的微处理器遍及汽车、消费电子、工控、网络等各类产品市场。基于ARM内核的处理器是目前消费类电子市场中占有量第一的处理器，尤其是手机行业。 3）ARM是“Advanced RISC Machine”的缩写，ARM公司于1990年11月在英国剑桥成立。 1.2 ARM处理器的使用量 1.3 ARM体系结构的特点 RISC型处理器结构 Thumb指令集 多处理器状态模式 嵌入式在线仿真调试 灵活和方便的接口 低功耗 （1）RISC型处理器结构 ARM采用RISC体系结构。RISC是一种设计思想，其目标是设计出一套能在高时钟频率下单周期执行，简单而有效的指令集。 RISC的设计重点在于降低由硬件执行的指令的复杂度，因此，RISC设计对编译器有更高的要求。 RISC设计思想主要有下面四个设计准则来实现： 指令集 流水线 寄存器 Load-store结构 与存储器打交道的指令执行时间远远大于在寄存器内操作的指令执行时间。因此，RISC型处理器都采用了Load/Store结构，即只有Load/Store的存/取指令可与存储器打交道，其余指令都不允许进行存储器操作。 ARM采用Load/Store的结构；为了进一步提高指令和数据的存/取速度，还增加指令快存I-Cache和数据快存D-Cache；同时，还采用了多寄存器的结构，使指令的操作尽可能在寄存器之间进行。 （2）Thumb指令集 由于RISC型处理器的指令功能相对比较弱，新型ARM体系结构定义了16位的Thumb指令集。更好的代码密度（可以提高30%），而芯片面积只增加6％，可以使程序存储器更加小。 （3）多处理器状态模式 ARM可以支持用户、快中断、中断、管理、中止、系统和未定义等7种处理器模式，除了用户模式外，其余的均为特权模式。可以大大提高ARM处理器的效率。 （4）嵌入式在线仿真调试 ARM体系结构的处理器芯片都嵌入了在线仿真ICE-RT逻辑，便于通过JTAG来仿真调试ARM体系结构芯片，可以省去昂贵的在线仿真器。另外，在处理器核中还可以嵌入跟踪宏单元ETM(Embedded Trace Macrocell)，用于监控内部总线，实时跟踪指令和数据的执行。 （5）灵活和方便的接口 ARM体系结构具有协处理器接口，这样，既可以使基本的ARM处理器内核尽可能小，又可以方便地扩充各种功能。ARM允许接16个协处理器，如CP15用于系统控制，CP14用于调试控制器。 ARM处理器核还具有片上总线AMBA(Advanced Micro-controller Bus Architecture)。AMBA定义了3组总线: 先进高性能总线AHB(Advanced High performance Bus)、 先进系统总线ASB(Advanced System Bus) 先进外围总线APB(Advanced Peripheral Bus)。 通过AMBA来方便地扩充各种处理器及I/O，可以把DSP、其他处理器和I/O(如UART、定时器和接口等)都集成在1块芯片中。 （6）低电压低功耗的设计 在手持式嵌入式系统得到广泛的应用。根据CMOS电路的功耗关系： 1.4 命名的含义 1.5 ARM处理器分类 1.6 ARM处理器内核 ARM体系结构的处理器内核有ARM7TDMI、ARM9TDMI、ARM10TDMI及StrongARM等。 一、 ARM7TDMI ARM7TDMI处理器核采用了3级流水线结构，指令执行分为取指、译码和执行等3个阶段。运算器能实现32位整数运算；采用了高效的乘法器，用32×8位乘法器实现32×32位乘法(结果为64位)。 ARM7TDMI采用v4T版指令，同时，还支持16位Thumb指令集，使得ARM7TDMI能灵活高效地工作。 二、 ARM9TDMI ARM9TDMI处理器内核有如下主要性能： · 工艺：0.25μm(0.18μm)； · 金属布线：3层； · 电压：2.5V(1.2V)；