嵌入式arm结构修正版第二节.ppt

课外补充 计算机科学中的一个重要定律。 　　描述：系统优化某部件所获得的系统性能的改善程度，取决于该部件被使用的频率，或所占总执行时间的比例。 　　主要应用：改善“系统瓶颈”性能。 Amdahl定律定义了加速比： 　　加速比＝采用改进措施后性能／未采用改进措施前 　　＝未采用改进措施前执行某任务时间／采用改进措施后执行某任务的时间 　　n个处理器加速因子S=n/[1+(n-1)f]:f为非平行百分比，n越大，S不能超过1/f 设系统中某部件改进后运行速度提高了10倍，而该部件原运行时间占整个系统运行时间的40％，那么，采用改进措施后会对整个系统的性能提高多少？ 解： Fe ＝40％＝0.4，Se＝10 根据Amdahl定律 Sn＝1/(1- Fe+ Fe/Se)=1/(1-0.4+0.4/10)=1.5625 即，采用改进措施后，整个系统的速度提高了1.5625倍 2.9.1 ARM存储数据类型和存储格式 2.9.2 ARM的存储器层次简介 2.9.3 ARM存储系统简介 ARM存储器接口及存储器层次 ARM处理器支持以下6种数据类型 ： 8位有符号和无符号字节。 16位有符号和无符号半字，它们以两字节的边界定位。 32位有符号和无符号字，它们以4字节的边界定位。 2.9.1ARM存储数据类型和存储格式 存储器组织 在以字节为单位寻址的存储器中有“小端”和“大端”两种方式存储字，这两种方式是根据最低有效字节与相邻较高有效字节相比是存放在较低的还是较高的地址来划分的，两种存储方式如图所示。 ARM存储数据类型和存储格式 寄存器组 片上RAM 片上Cache 主存储器 硬盘 2.9.2 ARM的存储器层次简介 ARM通过增加硬件协处理器来支持对其指令集的通用扩展，通过未定义指令陷阱支持这些协处理器的软件仿真。简单的ARM核提供板级协处理器接口，因此协处理器可以作为一个独立的元件接入。 最常使用的协处理器是用于控制片上功能的系统协处理器，例如控制ARM720上的高速缓存Cache和存储器管理单元MMU等。ARM也开发了浮点协处理器，也可以支持其它的片上协处理器。ARM体系结构支持通过增加协处理器来扩展指令集的机制。 2.10 ARM协处理器 先进的微控制器总线体系结构 AMBA是ARM公司公布的总线标准 AHB（Advanced High-performance Bus）：用于连接高性能系统模块。它支持突发数据传输方式及单个数据传输方式，所有时序参考同一个时钟沿。 ASB（Advanced System Bus）：用于连接高性能系统模块，它支持突发数据传输模式。 APB（Advance Peripheral Bus）：是一个简单接口支持低性能的外围接口。 2.11 ARM片上总线AMBA 嵌入式调试 调试处理器核 ARM调试硬件 EmbeddedICE 2.12 ARM的调试结构 在高性能的32位嵌入式SoC设计中，几乎都是以ARM作为处理器核。ARM核已是现在嵌入式SoC系统芯片的核心，也是现代嵌入式系统发展的方向。 ARM处理器核作为基本处理单元，根据发展需求还集成了与处理器核密切相关的功能模块，如Cache存储器和存储器管理MMU硬件，这些基于微处理器核并集成这些IP核的标准配置的ARM核都具有基本“CPU”的配置，这些内核称为CPU核。 2.13 ARM核综述 ARM处理器核当前有6 个系列产品： ARM7 ARM9 ARM9E ARM10E, SecurCore ARM11 Intel公司推出的： StrongARM XScale ARM核综述 2.13.1 ARM7系列核介绍 2.13.2 ARM9系列核介绍 2.13.3 ARM10系列核 2.13.4 StrongARM和XScale系列核 2.13.5 SecurCore系列核 ARM核综述 ARM7TDMI是ARM公司最早为业界普遍认可且得到了最为广泛应用的处理器核，特别是在手机和PDA中，随着ARM技术的发展，它已是目前最低端的ARM核。 ARM7：32位ARM体系结构4T版本； T：“Thumb”16位压缩指令集； D：支持片上Debug（调试），使处理器能够停止以响应调试请求； M：增强型Multiplier，与前代相比具有较高的性能且产生64位的结果； I：“EmbeddedICE”硬件以支持片上断点和观察点。 2.13.1 ARM7系列核介绍 1）ARM7TDMI组织结：ARM7TDMI重要的特性有 实现ARM体系结构版本4T，支持64位结果的乘法，半字、有符号字节存取； 支持Thumb指令集，可降低系统开销； 32