22 ARM核体系结构
arm常用的名词解释
arm常用的名词解释ARM（Advanced RISC Machine）是一种常用的计算机架构，被广泛应用于移动设备、嵌入式系统和单片机等领域。
本文将对ARM常用的一些名词进行解释，以帮助读者更好地了解ARM架构。
1. RISC（Reduced Instruction Set Computer）：精简指令集计算机。
相对于复杂指令集计算机（CISC），RISC采用简化指令集，每条指令都非常简单，执行速度快，并且易于设计和优化硬件。
2. 架构：计算机系统的基本设计和组织原则。
ARM架构设计了一套标准的指令集和寄存器组织，以及与之兼容的处理器核心，为ARM生态系统提供了一致的编程接口。
3. 处理器核心（Processor Core）：ARM的核心部分，负责执行指令和进行算术逻辑运算。
常见的ARM处理器核心包括Cortex-A系列（用于应用处理器）、Cortex-M系列（用于嵌入式系统和微控制器）和Cortex-R系列（用于实时应用和嵌入式处理器）。
4. 指令集架构（Instruction Set Architecture）：定义了一套计算机指令的规范和编码方式。
ARM指令集架构包括ARMv8-A、ARMv7-A、ARMv6-M等不同的版本，不同版本支持不同的指令集和功能。
5. 寄存器：位于处理器核心内部的高速存储器，用于存储指令执行过程中需要操作的数据。
ARM体系结构中，常见的寄存器包括通用寄存器、程序计数器、状态寄存器等。
6. 多核处理器（Multi-core Processor）：使用多个处理器核心的处理器。
ARM 架构支持多核处理器的设计，使得多个核心可以同时进行计算任务，提高处理能力和并行性能。
7. SoC（System on a Chip）：一种集成了多个功能组件的芯片，包括处理器核心、内存控制器、I/O接口等。
ARM架构广泛应用于SoC的设计，提供了高度集成的解决方案，节省了系统板块的空间和功耗。
计算机三级(嵌入式系统开发技术)机试模拟试卷47(题后含答案及解析)
计算机三级（嵌入式系统开发技术）机试模拟试卷47(题后含答案及解析)题型有：1. 选择题 2. 填空题 3. 综合题选择题1．下面关于嵌入式系统逻辑组成的叙述中，错误的是( )。
A．嵌入式系统与通用计算机一样，也由硬件和软件两部分组成B．硬件的主体是CPU和存储器，它们通过I／O接口和I／O设备与外部世界联系C．嵌入式系统的CPU主要使用的是数字信号处理器D．嵌入式系统的软件配置有些很简单，有些比较复杂正确答案：C解析：嵌入式系统与通用计算机一样，也由硬件和软件两部分组成。
硬件的主体是CPU和存储器，它们通过I／O接口和I／O设备与外部世界联系。
嵌入式系统的软件配置有多种情况，有些简单，有些比较复杂；而嵌入式系统的CPU 有ARM、DSP和FPGA等。
故本题选择C。
2．下面关于数字信号处理器的叙述中错误的是( )。
A．它是一种适用于数字信号处理的微处理器B．它的英文缩写是DPSC．它支持单指令多数据(SIMD)并行处理的指令D．它能显著提高音频、视频等数字信号的数据处理效率正确答案：B解析：数字信号处理器英文缩写为DSP，它是一种适用于数字信号处理的微处理器，它支持单指令多数据（SIMD)并行处理的指令，能显著提高音频、视频等数字信号的数据处理效率。
所以B项错误，故本题选B。
3．片上系统是嵌入式处理器芯片的一个重要品种，下列叙述中错误的是( )。
A．SoC已经成为嵌入式处理器芯片的主流发展趋势B．它是集成电路加工工艺进入到深亚微米时代的产物C．片上系统使用单个芯片进行数据的采集、转换、存储和处理，但不支持I／O功能D．片上系统既能把数字电路也能把模拟电路集成在单个芯片上正确答案：C解析：随着电子设计自动化水平的提高和VLSI制造技术的飞速发展，半导体加工已经从微米、亚微米进入到深亚微米的时代，单个芯片上可以集成几亿个甚至几十亿个晶体管，因而能够把计算机或其他一些电子系统的全部电路都集成在单个芯片上，这种芯片就是所谓的片上系统。
ARM体系结构与编程
和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小 ，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系统工业的 主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称微控制 器。
嵌入式微控制器
嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用 系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、 C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。另外还有许多半通 用系列如：支持USB接口的MCU 8XC930/931、C540、C541； 支持I2C、CAN-Bus、LCD及众多专用MCU和兼容系列。目前
2021/2/5
ARM分类
基于指令集体系结构（构架ISA）的分类 ARM V1 体系是最初版本，只有26位的寻址空间，没有乘法指 令，最终没有商业化 ARM V2 体系与V1体系同为26位寻址空间，具有乘法和加法指 令，支持协处理器 ARM V3 体系的寻址范围扩展到32位，具有乘法和加法指令， 支持协处理器 ARM V4 体系增加了半字存储操作，对调试的支持以及支持嵌 入的ICE ARM V5 体系增加了DSP指令支持和对Java指令的支持 ARM V6 体系增加了媒体指令，ARMv6指令集合中加入了超过 60条SIMD单指令多数据指令 ARM V7 体系定义了三种独立的内核型－－A(应用领域)， R( 实时领域)，M(控制领域)
arm芯片手册
arm芯片手册1. 介绍ARM芯片1.1 ARM架构的背景和发展历程1.2 ARM芯片的应用领域和优势2. ARM芯片的基本原理2.1 ARM芯片的结构和组成部分2.2 ARM指令集和寄存器2.3 ARM的数据处理机制和运算方式3. ARM体系结构3.1 ARM处理器的工作模式和特点3.2 ARM架构的版本和演变3.3 ARM处理器的性能和能耗特性4. ARM编程模型4.1 ARM汇编语言和指令集概述4.2 ARM指令的格式和使用方法4.3 ARM汇编程序的基本结构和编写规范5. ARM开发工具和环境5.1 ARM开发板和调试工具5.2 ARM开发软件和集成开发环境5.3 ARM嵌入式系统开发流程和工具链6. ARM应用案例6.1 ARM在移动设备中的应用6.2 ARM在嵌入式系统中的应用6.3 ARM在物联网和智能家居中的应用7. ARM芯片的发展趋势7.1 ARM架构的演进和新技术的应用7.2 ARM芯片的性能提升和功能拓展7.3 ARM在人工智能和自动驾驶中的前景8. 总结与展望8.1 ARM芯片的优势和应用前景8.2 ARM开发者的培训和学习资源8.3 ARM生态系统的发展和合作机会ARM芯片手册1. 介绍ARM芯片ARM芯片是由ARM公司设计和授权给合作伙伴生产的一类低功耗、高性能的处理器芯片。
ARM公司的全称是Advanced RISC Machines，它专注于设计先进的精简指令集计算机（RISC）架构，为各种设备提供高效能、低功耗的处理器解决方案。
ARM架构的起源可以追溯到上世纪80年代，当时英国国防公司（Acorn）开发了一个新型的个人计算机，名为BBC Micro。
为了提高BBC Micro的性能，研发人员设计了一个基于精简指令集（RISC）的处理器，这就是后来的ARM架构。
基于ARM架构的处理器性能卓越，功耗低，逐渐被业界认可并广泛应用于各种移动设备、嵌入式系统和物联网设备。
arm体系结构的特点
arm体系结构的特点ARM体系结构是一种基于RISC（精简指令集电脑）的微型计算机体系结构，它以其高效性和低功耗的特点，成为现代移动设备、智能家居、嵌入式系统等领域的首选芯片。
ARM体系结构的特点如下：1. RISC（精简指令集电脑）体系结构：ARM体系结构以RISC体系结构为基础，相对于CISC（复杂指令集电脑）体系结构而言，指令集更加精简，每个指令执行时间更短。
这种短指令集的优点是更易于实现，并且需要更少的晶体管，从而降低了芯片成本和能源消耗。
2.可扩展型：ARM芯片的内存和外设都可以进行扩展，这使得ARM芯片非常灵活。
用户可以根据实际需求自由添加外围设备和扩展内存，以满足具体的应用要求。
3.处理速度快：ARM芯片通常是多核心的，每个核心都可以执行多个指令，具有各自的缓存，这使得ARM芯片的速度非常快。
在一些高效的应用场合，ARM芯片的速度甚至可以与桌面计算机的处理器相媲美。
4.低功耗：ARM体系结构的低功耗性质也是其的一大特点。
ARM芯片处理器消耗的能量非常少，由于嵌入式系统、移动设备等对能源的限制，ARM低功率处理器在这些设备中应用广泛。
5.易于编程：ARM处理器可以执行任何基本的计算机操作，比如移位、逻辑操作等，这使得编写程序变得简单易行。
在一些专门为ARM芯片设计的编程平台上，开发者很容易编写出高效率的代码。
6.架构标准一致：ARM芯片的设计标准化非常高，这使得基于ARM芯片设计的设备之间的兼容性极高。
如果您在设计设备时使用ARM芯片，您可以放心，您的设备可以与大多数其他ARM芯片的设备以及开发板互通。
7.多种寄存器存储器模式：不同于其他流行的体系结构，ARM体系结构支持多种寄存器存储器模式，从而可以有效地存储更多数据。
这是ARM芯片与其他芯片最显著的不同之处之一。
总之，ARM体系结构作为一种低功耗、高效、易于编程的微型计算机体系结构，成为多种领域的首选芯片。
随着技术的不断发展，ARM芯片的性能和价格都在不断提升，这将进一步拓展ARM芯片的应用范围。
关于ARM的内核架构介绍
张凌001关于ARM的内核架构很多时候我们都会对M0，M0+,M3,M4，M7，arm7，arm9，CORTEX-A系列，或者说AVR,51，PIC等，一头雾水，只知道是架构，不知道具体是什么，有哪些不同？今天查了些资料，来解解惑，不是很详细，但对此有个大体了解。
咱先来当下最火的ARM吧1.ARMARM即以英国ARM（Advanced RISC Machines）公司的内核芯片作为CPU，同时附加其他外围功能的嵌入式开发板，用以评估内核芯片的功能和研发各科技类企业的产品.ARM 微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于 ARM 体系结构的处理器，除了具有ARM 体系结构的共同特点以外，每一个系列的 ARM 微处理器都有各自的特点和应用领域。
－ ARM7 系列－ ARM9 系列－ ARM9E 系列－ ARM10E 系列－ ARM11系列－ Cortex 系列－ SecurCore 系列－ OptimoDE Data Engines－ Intel的Xscale－ Intel的StrongARM ARM11系列2. Cortex 系列32位RISCCPU开发领域中不断取得突破，其设计的微处理器结构已经从v3发展到现在的v7。
Cortex 系列处理器是基于ARMv7架构的，分为Cortex-M、Cortex-R和Cortex-A三类。
由于应用领域的不同，基于v7架构的Cortex处理器系列所采用的技术也不相同。
基于v7A的称为“Cortex-A系列。
高性能的Cortex-A15、可伸缩的Cortex-A9、经过市场验证的Cortex-A8处理器以及高效的Cortex-A7和Cortex-A5处理器均共享同一体系结构，因此具有完整的应用兼容性，支持传统的ARM、Thumb指令集和新增的高性能紧凑型Thumb-2指令集。
1Cortex-M系列Cortex-M系列又可分为Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M3、Cortex-M4；2Cortex-R系列Cortex-R系列分为Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7；3Cortex-A 系列Cortex-A系列分为Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A15、Cortex-A50等 ，同样也就有了对应内核的Cortex-M0开发板、Cortex-A5开发板、Cortex-A8开发板、Cortex-A9开发板、Cortex-R4开发板等等。
1、ARM体系结构
ARM全球合作伙伴（合作模型）
ARM产品应用领域
Samsung ML5100A Diamond Multimedia Rio 600 JVC "Pixstar" GC-X1 Alba Bush Internet TV
3Com 10/100 PCI NIC
Nintendo Gameboy Advance Lexmark Z52 Color Jetprinter HP Jornado 820
5TE
XScale ARM1020E
6
Thumb-2 SIMD Instructions Multi-processing
7
CoreSight
Improved ARM/Thumb ARM9E-S Interworking ARM966E-S CLZ Saturated arithmetic DSP multiplyaccumulate instructions Extensions: Jazelle (5TEJ)
• •
该例中，用6周期执行了4条指令 指令周期数 (CPI) = 1.5
分支流水线举例
Cycle 1 2 L 3 4 5 6 7 8 9
Address
0x8000 0x8004 0x8008 0x8FEC 0x8FF0 0x8FF4
Operation
BL 0x8FEC SUB ORR AND ORR EOR
Iomega HipZip
Sony MZ-R90 MiniDisc
Ericsson R38Share
Nokia Mediamaster
Psion Revo Plus
ARM体系结构的发展
4T
Halfword and signed halfword / byte support System mode Thumb instruction set ARM7TDMI ARM720T ARM9TDMI ARM940T ARM920T
ARM体系架构解析
…
标志
含义
说明
支持Thumb指令集 Thumb指令集版本1：ARMv4T
Thumb指令集版本2：ARMv5T
Thumb-2：ARMv6T
D
片上调试
使处理器能够停止,以响应调试请求
M
支持长乘法
32位乘32位得到64位,32位的乘加得到64位
T
I
E
J
S
Embedded ICE 提供片上断点和调试点
❖
流水线：是把一个重复的过程分解为若干个子过
程,每个子过程可以与其他子过程同时进行。
由
于这种工作方式与工厂中的生产流水线十分相似,
因此,把它称为流水线工作方式。
处理器按照一系列步骤来执行每一条指令。典
型的步骤为：
1 从存储器读取指令 fetch
2 译码以鉴别它是哪一类指令 dec
3 从寄存器组取得所需的操作数 reg
Reg
Read
Shift
ALU
Reg
Write
Reg Select
DECODE
EXECUTE
ARM9TDMI
Instruction
Fetch
FETCH
ARM or Thumb
Inst Decode
Reg
Decode
Shift + ALU
Reg
Read
DECODE
EXECUTE
Memory
Access
2 指令译码 Instruction Decode ：TD
3 执行指令 Instruction Execute ：TE
4 存储 Storage ：TS