[工学]第2章 ARM微处理器硬件结构软.ppt

　内容提要 计算机体系结构 计算机中，按内存的组成分两种典型的结构： 1.冯·诺依曼结构/普林斯顿结构 冯·诺依曼体系结构 哈佛体系结构 第2章 ARM微处理器硬件结构 ARM简介 ARM简介 ARM简介 微处理器是整个系统的核心，通常由3大部分组成：控制单元、算术逻辑单元和寄存器。 ARM简介 ARM处理器的应用 当前主要应用于消费类电子领域； 到目前为止，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位嵌入式微处理器75％以上的市场份额 全球80%的GSM/3G手机、99%的CDMA手机以及绝大多数PDA产品均采用ARM体系的嵌入式处理器， “掌上计算”相关的所有领域皆为其所主宰。 ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。 ARM简介 ARM体系结构 ARM简介 各ARM体系结构版本 ARM体系结构版本 ARM体系结构版本V1-V7 （自学） 主要是： 寻址能力提高、增加不同的指令 增加不同的硬件处理部件 在不同的版本,有不同应用的处理芯片 ARMv7定义了3种不同的处理器配置（processor profiles）: Profile A是面向复杂、基于虚拟内存的OS和应用； Profile R是针对实时系统； Profile M是针对低成本应用的系统。 ARM处理器的分类 ARM各系列处理器（作资料了解） ARM公司开发了很多系列的ARM处理器核，目前必威体育精装版的系列已经是ARM11了，而ARM6核以及更早的系列已经很罕见了。目前应用比较广泛的系列是： ARM7 ARM7微处理器系列 特点：冯诺伊曼体系结构； ARMTDMI是目前应用最广的微处理器核; ARM720T带有MMU和8KB的指令数据混合cache； ARM7EJ执行ARMv5TEJ指令，5级流水线，提供Java加速指令，没有存储器保护。 ARM7TDMI ARM7TDMI 简介 ARM7TDMI 三级流水线 ARM7TDMI 存储器访问 ARM7TDMI结构框图 ARM9 ARM9微处理器系列 特点： 基于ARM9TDMI ，带16位的Thumb指令集，增强代码密度最多到35%； 在0.13μm工艺下最高性能可达到300MIPS（Dhrystone 2.1测试标准）； 集成了数据和指令Chche； 32位AMBA总线接口的MMU支持； 可在0.18μm、 0.15μm和0.13μm工艺的硅芯片上实现。 ARM920T内核结构 ARM9E ARM9E微处理器系列 特点：ARM9E是针对微控制器、DSP和Java的单处理器解决方案； ARM?Jazelle?技术提供 8倍的 Java 加速性能 (ARM926EJ-S) ； 5-级整数流水线； 在0.13μm工艺下最高性能可达到300MIPS（Dhrystone 2.1测试标准）； 可选择的向量浮点单元VFP9 协处理器, 对于3D图形加速和实时控制可达到?215MFLOPS 高性能的AHB总线，带MMU 可在0.18μm, 0.15μm, 0.13μm工艺的硅芯片上实现。 ARM10E ARM10E微处理器系列 特点：带分支预测的6级整数流水线； 在0.13μm工艺下最高性能可达到430MIPS（Dhrystone 2.1测试标准）； 对于3D图形运算和实时控制采用VFP协处理器，浮点运算性能最高可达650MFLOPS； 双64位AMBA总线接口和64位内部总路线接口； 优化的缓存结构提高了处理器访问低速存储器的性能； 可在0.18μm, 0.15μm, 0.13μm工艺的硅芯片上实现 ARM11 ARM11微处理器系列 特点：增强的Thumb、Jazelle、DSP扩展支持； 带片上和系统安全TrustZone 技术支持 ； 在0.13μm工艺下最高可达到550MHz； MPCore在0.13μm工艺下最高性能可达到740MIPS（Dhrystone 2.1测试标准）； 支持多媒体指令SIMD； 采用三种电源模式：全速/待命/休眠 集成DMA的TCM 低功耗、高性能 ARM处理器工作状态 ARM和Thumb状态 ARM指令系统（V4版以后具有Thumb指令集）： 32位ARM指令集：固定的32位指令，Load/Store RISC特征，3地址格式。 16位Thumb指令集：是ARM指令集的子集，按16位指令重新编码，固定的16位指令，Load/Store RISC特征，2地址格式。 处理器状态切换 流水线技术 流水线(Pipeline)技术：几个指令可以并行执行 提高了CPU的运行效率 内部信息流要求通畅流动 流水线技术 为增加处理器指令流的速度，ARM7 系列使用3级流水线 允许多个操作同