(工学)第3章ARM体系结构.ppt

第3章 ARM体系结构 ;主要内容;3.1.1 ARM体系结构的特点; ARM处理器为RISC芯片，其简单的结构使ARM内核非常小，这使得器件的功耗也非常低。它具有经典RISC的特点：;3.1.1 ARM体系结构的特点;3.1.1 ARM体系结构的特点;3.1.2 ARM处理器结构;1.ARM的体系机构; ALU; ALU; 桶形移位寄存器; 高速乘法器; 浮点部件; 控制器; 寄存器;3.1.2 ARM处理器结构; 指令执行的阶段; 指令执行的阶段; 指令执行的阶段; ARM体系结构的3级流水线; ARM体系结构的3级流水线; ARM体系结构的5级流水线;3.1.2 ARM处理器结构; ARM存储器结构;3.1.2 ARM处理器结构; ARM I/O结构;3.1.2 ARM处理器结构; ARM协处理器接口;3.1.2 ARM处理器结构; ARM AMBA接口;3.1.2 ARM处理器结构; JTAG测试信号 ; JTAG调试接口的结构 ; JTAG的控制寄存器; TAP状态机（TEST ACCESS PORT） ; JTAG接口控制指令 ;3.1.3 ARM处理器内核; ARM7TDMI; ARM7TDMI; ARM7TDMI; 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)。 采用v4T版指令，支持16位Thumb指令集； 嵌入式ICE(Embedded-ICE)模块为ARM7TDMI提供了片内调试功能。同时通过JTAG接口可以很方便地用PC主机对ARM7TDMI进行开发和调试。 还提供了存储器接口、MMU接口、协处理器接口和调试接口，以及时钟与总线等控制信号。 ; ARM7TDMI; ARM9TDMI; ARM9TDMI; ARM9TDMI; ARM10TDMI;3.1.4 ARM处理器核;处理器内核、处理器核、芯片三个概念之间的区别与联系; ARM720T; ARM740T; ARM920T;ARM920T处理器核特性： 工艺：0.25μm； 金属布线：4层； 电压：2.5V； 管子数：2 500 000只； 核芯片面积：23～25 mm2； 时钟：0～200MHz； MIPS：220； 功耗：560mW； MIPS/W：390。 ; ARM940T;主要内容;3.2.1 数据类型;3.2.2 处理器模式; 处理器模式分类;3.2.3 处理器工作状态;3.2.4 寄存器组织; 通用寄存器; 程序状态寄存器; 程序状态寄存器; 程序状态寄存器; Thumb状态的寄存器集; Thumb状态的寄存器集;3.2.5 异常;与51中断对比;优先级 ;3.2.6 存储器和存储器映射I/O;大小端模式 ;3.2.6 存储器和存储器映射I/O;主要内容; 寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来寻找真实操作数地址的方式。ARM处理器支持的基本寻址方式有：; 寄存器寻址; 立即寻址;寄存器移位寻址;可以采取的移位操作如有： ;寄存器间接寻址; 变址寻址; 多寄存器寻址; 堆栈寻址; 这样就有4种类型的堆栈表示递增和递减的满和空堆栈的各种组合。ARM处理器支持所有这4种类型的堆栈。 满递增：堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最高地址。 空递增：堆栈通过增大存储器的地址向上增长，堆栈指针指向堆栈上的第一个空位置。 满递减：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。 空递减：堆栈通过减小存储器的地址向下增长，堆栈指针指向堆栈下的第一个空位置。; 块复制寻址;多寄存器存取指令与堆栈操作指令的关系如下表所示。;块复制角度的寻址举例，执行指令之前的基址寄存器值是R9，自动寻址之后的基址寄存器是R9’。 ; 相对寻址;主要内容;3.4.1 条件执行 ;3.4.2 指令分类说明 ;ARM指令的格式;ARM指令可选后缀; ARM存储器访问指令; ARM存储器访问指令;（2）LDR和STR——半字和带符号字节; ARM存储器访问指令;（3）LDR和STR——双字;（4）LDM和STM; ARM存储器访问指令;堆栈操作多用FD方式,常用的入栈出栈操作分析如下: STMFD SP！，{R0-R7，LR} 的伪代码如下： SP ＝ SP － 9×4； address = SP; for i = 0 to 7 Memory[address] = Ri; address = address + 4; Memory[address] = LR; LDMF