[工学]ARM的学习.ppt

Chapt 02 ARM微处理器体系结构 什么是处理器内核？ 处理器内核是一个设计，并不是一个芯片 内核的设计一般追求高速度、低功耗、易于集成. 嵌入式处理器内核 按照体系结构来分,嵌入式处理器内核不涉及具体的处理器芯片.嵌入式领域体系结构全部是RISC(精简指令集)指令集的处理器内核,尽管都是采用的RISC的结构,但各有各的优势. 　目前世界四大流派的嵌入式处理器内核生产商： MIPS 公司的MIPS 处理器内核 ARM公司的ARM处理器内核 IBM,Apple及Motorola 联合开发的PowerPC Motorola公司的68K/COLDFIRE 　MIPS核 MIPS技术公司是一家设计制造高性能、高档次及嵌入式32位和64位处理器的厂商，在RISC处理器方面占有重要地位。1984年，MIPS计算机公司成立。1992年，SGI收购了MIPS计算机公司。1998年，MIPS脱离SGI，成为MIPS技术公司。 MIPS公司设计RISC处理器始于二十世纪八十年代初，1986年推出R2000处理器，1988年推R3000处理器，1991年推出第一款64位商用微处器R4000。之后又陆续推出R8000（于1994年）、R10000（于1996年）和R12000（于1997年）等型号。 随后，MIPS公司的战略发生变化，把重点放在嵌入式系统。1999年，MIPS公司发布MIPS32和MIPS64架构标准，为未来MIPS处理器的开发奠定了基础。新的架构集成了所有原来NIPS指令集，并且增加了许多更强大的功能。MIPS公司陆续开发了高性能、低功耗的32位处理器内核（core）MIPS324Kc与高性能64位处理器内核MIPS64 5Kc。2000年，MIPS公司发布了针对MIPS32 4Kc的版本以及64位MIPS 64 20Kc处理器内核。 　ARM核 ARM 即Advanced RISC Machines的缩写,既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。 1990年成立了Advanced RISC Machines Limited(后来简称为ARM Limited，ARM公司)。20世纪90年代，ARM 32位嵌入式RISC(Reduced lnstruction Set Computer)处理器扩展到世界范围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。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。 ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和众多合作伙伴 　PowerPC核 二十世纪九十年代，IBM(国际商用机器公司)、Apple（苹果公司）和Motorola（摩托罗拉）公司开发PowerPC芯片成功，并制造出基于PowerPC的多处理器计算机。PowerPC架构的特点是可伸缩性好、方便灵活。PowerPC 体系结构规范（PowerPC Architecture Specification）发布于 1993 年，它是一个 64 位规范 ( 也包含 32 位子集 )。几乎所有常规可用的 PowerPC（除了新型号 IBM RS/6000 和所有 IBM pSeries 高端服务器）都是 32 位的。? ? ?PowerPC 处理器有 32 个（32 位或 64 位）GPR（通用寄存器）以及诸如 PC（程序计数器，也称为 IAR／指令地址寄存器或 NIP／下一指令指针）、LR（链接寄存器）、CR（条件寄存器）等各种其它寄存器。有些 PowerPC CPU 还有 32 个 64 位 FPR（浮点寄存器）。 68K／COLDFIRE 68K内核是最早在嵌入式领域广泛应用的内核。其最著名的代表芯片是68360。Coldfire继承了68K的特点并继续兼容它。 最近，摩托罗拉已经发布了的第五版本V5的内核。 Coldfire内核被中上DSP模块、CAN总线模块以及一般嵌入式处理器所集成的外设模块，从而形成了一系列的嵌入式处理器，在工业控制、机器人研究、家电控制等领域被广泛采用。 各个内核的特点 MIPS core：高速，跨入了64位时代，多core集成； ARM core：低功耗，javabyte的支持； PowerPC core：高速与低功耗之间作了妥协，并集成极度丰富的外围电路接口； 68K/COLDFIRE core：业界被最广泛应用的嵌入式处理器内核，目前还在不停更新 换代与发展。  ARM微处理器体系结构 ARM微处理器概述 ●ARM处理器系列 ● RISC体系结构 ● ARM和Thumb状