微机运用新技术第四部分第三节--arm体系结构跟指令集.ppt

ARM体系结构与ARM指令集 ARM体系结构与ARM指令集 ARM Ltd 成立于1990年11月 前身为 Acorn计算机公司 Advance RISC Machine(ARM) 主要设计ARM系列RISC处理器内核 授权ARM内核给生产和销售半导体的合作伙伴 ARM 公司不生产芯片 IP(Intelligence Property) 另外也提供基于ARM架构的开发设计技术 软件工具, 评估板, 调试工具,应用软件, 总线架构, 外围设备单元，等等 ARM Offices Worldwide ARM Partnership Model ARM的发展历程-1 ARM即Advanced RISC Machines的缩写。 1985年4月26日，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生，由美国加州San Jose VLSI技术公司制造。 20世纪80年代后期，ARM很快开发成Acorn的台式机产品，形成英国的计算机教育基础。 1990年成立了Advanced RISC Machines Limited。 20世纪90年代，ARM32位嵌人式RISC（Reduced Instruction 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的发展历程-1 32位RISC处理器受到青睐，领先的是ARM嵌入式微处理器系列。 ARM公司虽然只成立10多年，但在1999年因移动电话火爆市场，其32位RISC处理器占市场份额超过了50%，2001年初，ARM公司的32位RISC处理器市场占有率超过了75%。ARM公司是知识产权供应商，是设计公司。由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。 ARM的发展历程-1 ARM公司商业模式的强大之处在于其价格合理，全世界范围有超过100个合作伙伴--包括半导体工业的著名公司。ARM公司专注于设计，其内核耗电少、成本低、功能强，特有16/32位双指令集。ARM已成为移动通信、手持计算、多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准。 在所有ARM处理器系列中，ARM7处理器系列应用最广，采用ARM7处理器作为内核生产芯片的公司最多。 ARM的发展历程-2 1991 - ARM 推出第一款RISC嵌入式微处理器核 ARM6 1993 - ARM 推出 ARM7 核 1995 – ARM的 Thumb扩展指令集结构为16位系统增加了32位的性能,提供业界领先的代码密度 ARM的发展历程-3 ARM处理器的特点 ARM处理器的3大特点如下： 小体积、低功耗、成本低、高性能； 16位/32位双指令集； 全球众多的合作伙伴。 当前ARM体系结构的扩充包括： Thumb:16位指令集，用以改善代码密度； DSP：用于DSP应用的算术运算指令集； Jazeller：允许直接执行Java代码的扩充。 ARM处理器系列提供的解决方案包括： 在无线、消费电子和图像应用方面的开放平台； 存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统； 智能卡和SIM卡的安全应用。 ARM的业务模型 ARM发展 ARM 微处理器 微处理器核: ARM6, ARM7, ARM9, ARM10, ARM11 扩展: Thumb, DSP, SIMD, Jazelle etc. 其它IP核: UART, GPIO, memory controllers, etc ARM体系结构版本 - 1 Version 1 (obsolete) 基本数据处理 字节,字以及多字 load/store 软件中断 26 bit 地址总线 Version 2 (obsolete) Multiply Multiply-accumulate 支持协处理器 支持线程同步 26 bit 地址总线 ARM体系结构版本 - 2 ARM 体系结构更新 体系结构变化 – 1* THUMB指令集 ( ‘T’) THUMB 指令集: 32位ARM指令集的子集，按16位指令重新编码 代码尺寸小 ( up to 40 % compression) 简化设计 体系结构变化 - 2 长乘法指令 (‘M’) 32x32 = 64 bit. 提供全64位结果 增强DSP 指令集 (‘E’) 可附加在ARM中的DSP指令 64 bit 转换 在 v5版本中第一次推出 处理器内核的变化 D: 在片调试. 处理器可响应调试暂停请求 I: Embedded ICE. 支持片上断点调试 体系结构变化 - 3 ARM DSP 指令集 对于音频DSP应用提供高达70%的处理速度 Jazelle 提供比基于软件的JAVA虚拟机（JVM）更高的性能 与非JAVA加速核相比，提供8倍JAVA加速性能