2ARM技术概述课件.ppt

第二章ARM技术概述;一、ARM概述;;应用一：工业控制领域

作为32的RISC架构，基于ARM核的微处理器芯片不但占据了高端微处理器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微处理器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。

应用二：无线通讯领域

目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术，ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。;应用三：网络设备

随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上进行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战。

应用四：消费类电子产品

ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。

应用五：成像和安全产品

现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。;ARM处理器的使用量;ARM处理器的特点:

1、体积小、低功耗、低成本、高性能；

2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集；

3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；

4、大多数数据操作都在寄存器中完成；

5、寻址方式灵活简单，执行效率高；

6、指令长度固定；;几个重要概念：

冯·诺依曼体系结构模型

;冯·诺依曼体系的特点

1）数据与指令都存储在同一存储区中，取指令与取数据利用同一数据总线。

2）被早期大多数计算机所采用

3）ARM7——冯诺依曼体系

结构简单,但速度较慢。取指不能同时取数据;哈佛体系结构模型

;哈佛体系结构的特点

1）程序存储器与数据存储器分开.

2）取指和取数在同一周期进行，提高速度，

3）提供了较大的存储器带宽，各自有自己的总线。

4）适合于数字信号处理.

5）大多数DSP都是哈佛结构.

6）ARM9是哈佛结构

改进哈佛体系结构分成三个存储区：程序、数据、程序和数据共用。;CISC：复杂指令集（ComplexInstructionSetComputer）

具有大量的指令和寻址方式

8/2原则：80%的程序只使用20%的指令

大多数程序只使用少量的指令就能够运行。

CISCCPU包含有丰富的单元电路，因而功能强、面积大、功耗大。;RISC：精简指令集（ReducedInstructionSetComputer)

只包含最有用的指令，提供简单的操作。

确保数据通道快速执行每一条指令。

Load-store结构——处理器只处理寄存器中的数据，load-store指令用来完成数据在寄存器和外部存储器之间的传送。

使CPU硬件结构设计变得更为简单，RISCCPU包含较少的单元电路，因而面积小、功耗低。;主要差别：

寄存器

RISC指令集拥有更多的通用寄存器，每个可以存放数据和地址，寄存器为所有的数据操作提供快速的存储访问。

CISC指令集多用于特定目的的专用寄存器。

LOAD–STORE结构

RISC结构CPU仅处理寄存器中的数据，采用独立的、专用的LOAD–STORE指令来完成数据在寄存器和外存之间的传送。（访存费时，处理和存储分开，可以反复的使用保存在寄存器中的数据，而避免多次访问外存）。

CISC结构能直接处理存储器中的数据。;二、ARM体系结构;标志;;ARM体系结构版本

????ARM架构自诞生至今,已经发生了很大的演变,至今已定义的版本有：

????V1版架构

????V2版架构

????V3版架构

????V4版架构

????V5版架构

V6版架构;V1版架构

????该版架构只在原型机ARM1出现过,其基本性能：

基本的数据处理指令（无乘法）

字节、半字和字的LOAD/STORE指令

转移指令，包括子程序调用及链接指令

软件中断指令

寻址空间：64M字节（26）

;V2版架构

????该版架构对V1版进行了扩展,如ARM2架构,增加了以下功能：

乘法和乘加指令

支持协处理器操作指令

快速中断模式

SWP/SWPB基本存储器与寄存器交换指令

寻址空间：64M字节;V3版架构

把寻址空间增至32位(4G字节),

增加了当前程序状态寄存器CPSR和程序状态保存寄存器SPSR以便于异常的处理。

增加了中止和未定义二种处理器模式。

ARM6就采用该版架构。

指令集变化如下：

增加了MRS/MSR指令,以访问新增的CPSR/SPSR寄存器

增加了从异常处理返回的指令功能。;V4版架构

????V4版架构是目前应用最广的ARM体系结构,对V3版架构进行了进一步扩充,有的还引进了16位的Thumb指令集,使ARM使用更加灵活。ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都采用该版架