ARM Cortex-R 系列
arm的芯片
arm的芯片ARM芯片是全球最广泛使用的微处理器架构之一，它由ARM公司设计并授权给其他公司进行生产。
ARM芯片在移动设备、物联网、消费电子、汽车和工业控制等领域得到广泛应用。
本文将对ARM芯片进行详细介绍。
ARM（Advanced RISC Machine）芯片采用精简指令集计算（RISC）架构，这意味着它的指令集更简洁，执行速度更快。
ARM芯片可以在低功耗条件下高效运行，这使得它在移动设备领域非常受欢迎。
ARM芯片的设计思想是通过优化指令集和微架构来提高性能和功耗效率。
ARM公司设计了一系列不同级别的芯片核心，包括Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M系列。
Cortex-A系列是面向高性能应用的芯片核心，适用于智能手机、平板电脑和嵌入式系统等设备。
Cortex-R系列是面向实时应用的芯片核心，适用于汽车电子、无线通讯和工业控制等领域。
Cortex-M系列是面向低功耗微控制器应用的芯片核心，适用于物联网终端设备和传感器等。
ARM芯片的一个重要特点是它的可定制性。
ARM公司为不同的厂商提供了设计工具和IP（知识产权）核心，允许厂商根据自己的需求进行定制。
这意味着每个厂商可以根据自身的产品定位和市场需求来设计自己的ARM芯片，从而实现不同性能和功耗的平衡。
ARM芯片还支持多核心处理器架构。
多核心处理器可以将多个处理器核心集成到一个芯片中，从而提供更高的处理能力和更好的多任务处理能力。
这在需要处理复杂计算任务或同时运行多个应用程序的场景下非常有用。
ARM芯片在功耗方面表现出色。
ARM芯片的设计目标之一是实现低功耗运行，这使得它在移动设备领域非常受欢迎。
ARM芯片可以在较低的电压和频率下工作，从而降低功耗。
此外，ARM芯片还提供了多种功耗管理技术，如动态电压频率调节（DVFS）和睡眠模式，以进一步降低功耗。
ARM芯片的生态系统也非常庞大。
ARM公司与全球各大厂商和开发者社区合作，共同推动ARM技术的发展和创新。
ARM芯片
ARM芯片ARM芯片（Advanced RISC Machine，高级精简指令集计算机）是一种基于精简指令集（RISC）设计思想的计算机微处理器架构，由ARM公司研发。
ARM芯片广泛用于各种移动设备、嵌入式系统和智能家居等领域，以其低功耗、高性能和低成本而闻名。
ARM芯片采用指令集中的精简指令，提供了相对较少但功能强大的指令，使得芯片设计更加简洁高效。
与传统的复杂指令集（CISC）不同，ARM芯片的指令更短、更简单，执行速度更快，并且具有更低的功耗。
这使得ARM芯片在移动设备领域得到广泛应用，如智能手机、平板电脑等。
ARM公司还通过核心协议（ARM Cortex）提供不同级别的指令集架构，以满足不同应用需求。
ARM Cortex-A系列面向高性能处理器，用于智能手机、平板电脑和移动终端设备；ARM Cortex-R系列面向实时应用，用于汽车电子、医疗设备等领域；ARM Cortex-M系列面向嵌入式系统，用于传感器、智能家居等领域。
ARM芯片的另一个突出特点是可定制性。
ARM公司提供了可许可（IP）设计的方式，允许其他公司自定义和定制ARM芯片，以满足其特定需求。
这使得ARM芯片在市场上非常灵活，可以根据不同厂商和设备制造商的需求进行定制，从而实现更好的性能和功耗平衡。
除了移动设备领域，ARM芯片还在嵌入式系统中得到广泛应用。
由于其低功耗、高性能和易于定制的特点，ARM芯片被广泛用于智能家居、工业自动化、物联网和医疗设备等领域。
在这些领域，ARM芯片可以提供高度集成的解决方案，同时保持低功耗和高稳定性。
未来，ARM芯片在人工智能（AI）和机器学习（ML）领域也有潜力得到更广泛的应用。
ARM公司已经推出了针对AI和ML工作负载的特定解决方案，例如ARM ML指令集和POP IP加速器，以提供更高的性能和效率。
总之，ARM芯片以其低功耗、高性能和易于定制的特点，在移动设备、嵌入式系统和智能家居等领域得到广泛应用。
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。
浅谈ARM Cortex系列处理器之区别
浅谈ARM Cortex系列处理器之区别市面上ARM Cortex系列包括3个系列，包括ARM Cortex-A, ARM Cortex-R, ARM Cortex-M,Z这三种系列，并且每个系列又分多种子版本，每个子版本都有各自的特点。
很好的为设计人员提供非常广泛的具有可扩展性的性能选项，从而有机会在多种选项中选择最适合自身应用的内核，而非千篇一律的采用同一方案。
其中，1，Cortex-A—面向性能密集型系统的应用处理器内核2， Cortex-R—面向实时应用的高性能内核3， Cortex-M—面向各类嵌入式应用的微控制器内核Cortex-A处理器为利用操作系统（例如Linux或者Android ，IOS）的设备提供了一系列解决方案，这些设备被用于各类应用，从低成本手持设备到智能手机、平板电脑、机顶盒以及企业网络设备等。
早期的Cortex-A系列处理器（A5、A7、A8、A9、A12、A15和A17）基于ARMv7-A架构。
每种内核都共享相同的功能集，例如NEON媒体处理引擎、Trustzone安全扩展、单精度和双精度浮点支持、以及对多种指令集（ARM、Thumb-2、Thumb、Jazelle 和DSP）的支持。
与此同时，这些处理器也具有极高的设计灵活性，能够提供所需的最佳性能和预期的功效。
介绍过Cortex-A，下面介绍Cortex-R系列——衍生产品中体积最小的ARM处理器，这一点也最不为人所知。
Cortex-R处理器针对高性能实时应用，例如硬盘控制器（或固态驱动控制器）、企业中的网络设备和打印机、消费电子设备（例如蓝光播放器和媒体播放器）、以及汽车应用（例如安全气囊、制动系统和发动机管理）。
Cortex-R系列在某些方面与高端微控制器（MCU）类似，但是，针对的是比通常使用标准MCU的系统还要大型的系统。
例如，Cortex-R4就非常适合汽车应用。
Cortex-R4主频可以高达600MHz（具有2.45DMIPS/MHz），配有8级流水线，具有双发送、预取和分支预测功能、以及低延迟中断系统，可以中断多周期操作而快速进入中断服务程序。
ARM实时处理器Cortex-R8介绍_Cortex-R系列处理器盘点
ARM实时处理器Cortex-R8介绍_Cortex-R系列处理器盘点说起ARM处理器，大家肯定都会想到Cortex-A系列，但这只是人家三大产品线之一的高性能应用处理器，同时还有非常低调的Cortex-M系列微控制器、Cortex-R 系列实时处理器。
本文主要和大家说说Cortex-R系列，衍生产品中体积最小的ARM处理器，这一点也最不为人所知。
Cortex-R处理器针对高性能实时应用，例如硬盘控制器（或固态驱动控制器）、企业中的网络设备和打印机、消费电子设备（例如蓝光播放器和媒体播放器）、以及汽车应用（例如安全气囊、制动系统和发动机管理）。
Cortex-R系列在某些方面与高端微控制器（MCU）类似，但是，针对的是比通常使用标准MCU的系统还要大型的系统。
Cortex-R8介绍2016年2月份，ARM推出新款实时处理器Cortex-R8。
ARM表示，Cortex-R 系列实时处理器主要是为要求高可靠性、高可用性、高容错性、高维护性、实时响应的嵌入式系统提供高性能计算解决方案。
Cortex-R8在架构设计上基本延续了Cortex-R7的特点，仍然是11级乱序流水线，ARMv7-R 指令集，向下兼容，不过Cortex-R8支持最多四个核心，比上代翻一番，而且各个核心可以非对称运行，有自己的电源管理，所以能单独关闭以省电。
每个核心还可以搭配最多2MB低延迟的紧耦合缓存（TCM），包括1MB指令、1MB数据，整个处理器最多8MB。
相比之下，Cortex-R7每个核心最多只有128KB指令/数据缓存。
Cortex-R8可以采用28/16/14nm等不同工艺制造，其中在28nm HPM工艺下主频最高可达1.5GHz，性能最高15000 Dhrystone MIPS，是现在Cortex-R7的两倍，而核心面积最小可以做到仅仅0.33平方毫米。
Cortex-R8可广泛用于智能手机、平板电脑、车联网、物联网等领域，尤其是能满足4G LTE-A、4.5G LTE-A Pro、5G通信基带和大容量存储器对低延迟、高性能和高能效的要求。
arm相关概念
arm相关概念ARM相关概念1. ARM架构简介•ARM架构是一种低功耗、高性能的处理器架构。
•ARM架构广泛应用于移动设备、嵌入式系统和智能硬件等领域。
•ARM架构采用精简指令集(RISC)的设计，具有较高的能效比和较低的功耗。
2. ARM处理器•ARM处理器是基于ARM架构设计的中央处理器(CPU)。
•ARM处理器具有多种系列和型号，包括Cortex-A系列、Cortex-R 系列和Cortex-M系列等。
•Cortex-A系列适用于高性能应用，如智能手机和平板电脑。
•Cortex-R系列适用于实时应用，如汽车电子系统和工业控制。
•Cortex-M系列适用于低功耗应用，如物联网设备和传感器。
3. ARM指令集•ARM指令集是ARM处理器所支持的指令集合。
•ARM指令集分为ARM指令集和Thumb指令集两种。
•ARM指令集提供32位的指令，适用于高性能应用。
•Thumb指令集提供16位的指令，适用于低功耗应用。
•ARM处理器可以在ARM指令集和Thumb指令集之间进行切换，以提高能效和节省存储空间。
4. ARM体系结构•ARM体系结构是指ARM处理器的整体结构和设计。
•ARM体系结构包括核心处理单元(CPU)、内存管理单元(MMU)、缓存等组件。
•ARM体系结构面向各种应用需求，提供不同级别的性能和功能选择。
•ARM体系结构允许系统设计者根据实际需求进行定制和优化。
5. ARM开发工具和平台•ARM开发工具和平台是用于开发和调试ARM架构软件的工具和环境。
•ARM开发工具包括编译器、调试器和仿真器等。
•ARM开发平台包括开发板、集成开发环境(IDE)和软件开发工具包(SDK)等。
•ARM开发工具和平台提供了丰富的开发资源，帮助开发者快速构建和优化ARM架构的应用程序。
6. ARM生态系统•ARM生态系统是指围绕ARM架构建立起来的全球化合作伙伴网络。
•ARM生态系统包括芯片厂商、设备制造商、软件开发商和解决方案提供商等。
嵌入式ARM的名词解释
嵌入式ARM的名词解释嵌入式系统已经成为现代科技领域中不可或缺的一部分。
它们的应用范围涵盖了从智能手机到家用电器、从汽车到医疗设备等各个领域。
而在嵌入式系统的背后，ARM架构是一项重要的技术，嵌入式ARM的名词解释将会带领你深入理解这一概念。
一、ARM（Advanced RISC Machines）架构首先，我们需要明确ARM是什么。
ARM并不是指一种特定的处理器芯片，而是一种处理器架构，也可以理解为一种设计思想。
它的特点是精简指令集（RISC）和低功耗高性能的结合。
ARM架构的优点在于处理器的核心部分，它只占用了相对较小的硅片面积，因此能够在有限的空间内提供高效能的运算。
ARM架构主要以许可形式授权给其他集成电路设计厂商进行生产。
二、嵌入式系统嵌入式系统是指嵌入了计算机系统并且用于特定功能的电子产品。
区别于一般计算机系统，嵌入式系统的规模通常较小，但功耗以及性能要求非常高。
它们被设计成将一些特定功能嵌入到其他设备中，以提供更高效的工作方式和更丰富的用户体验。
三、嵌入式ARM的应用在嵌入式系统领域，ARM架构已经成为首选的处理器架构之一。
它在各种嵌入式设备中得到广泛应用，如智能手机、平板电脑、路由器、数字相机、游戏机等等。
由于ARM处理器节能高效的特性，它能够满足嵌入式系统对功耗和性能平衡的要求。
四、SoC（System on Chip）SoC是指将所有的计算机系统功能集成到一块芯片中的解决方案。
也就是说，通过SoC，整个系统包括处理器核心、内存、输入输出接口以及其他必要的硬件部件，都被集成到一块芯片上，以实现高度的集成度和紧凑的设计。
嵌入式ARM系统通常采用SoC的形式，因为它能够在较小的尺寸和功耗限制下提供全面的计算功能。
五、ARM处理器系列ARM架构下有多个不同的处理器系列可供选择，每个系列都具有不同的特点和应用场景。
比较常见的系列有Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M系列。
ARM Cortex各系列处理器分类比较
Cortex-M系列M0：Cortex-M0是目前最小的ARM处理器，该处理器的芯片面积非常小，能耗极低，且编程所需的代码占用量很少，这就使得开发人员可以直接跳过16位系统，以接近8 位系统的成本开销获取32 位系统的性能。
Cortex-M0 处理器超低的门数开销，使得它可以用在仿真和数模混合设备中。
M0+：以Cortex-M0 处理器为基础，保留了全部指令集和数据兼容性，同时进一步降低了能耗，提高了性能。
2级流水线，性能效率可达1.08 DMIPS/MHz。
M1：第一个专为FPGA 中的实现设计的ARM 处理器。
Cortex-M1 处理器面向所有主要FPGA 设备并包括对领先的FPGA 综合工具的支持，允许设计者为每个项目选择最佳实现。
M3：适用于具有较高确定性的实时应用，它经过专门开发，可使合作伙伴针对广泛的设备（包括微控制器、汽车车身系统、工业控制系统以及无线网络和传感器）开发高性能低成本平台。
此处理器具有出色的计算性能以及对事件的优异系统响应能力，同时可应实际中对低动态和静态功率需求的挑战。
M4：由ARM 专门开发的最新嵌入式处理器，用以满足需要有效且易于使用的控制和信号处理功能混合的数字信号控制市场。
M7：在ARM Cortex-M 处理器系列中，Cortex-M7 的性能最为出色。
它拥有六级超标量流水线、灵活的系统和内存接口（包括AXI 和AHB）、缓存（Cache）以及高度耦合内存（TCM），为MCU 提供出色的整数、浮点和DSP 性能。
互联：64位AMBA4 AXI, AHB外设端口(64MB 到512MB)指令缓存：0 到64kB，双路组相联，带有可选ECC数据缓存：0 到64kB，四路组相联，带有可选ECC指令TCM：0 到16MB，带有可选ECC数据TCM：0 到16MB，带有可选ECCCortex-A系列：ARM Cortex-A 系列是一系列用于复杂操作系统和用户应用程序的应用程序处理器。
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ARM Cortex-R4处理器流水线技术
流水线设计的步（级）数越多，其完成一条指 令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的CPU。 ARM Cortex-R4处理器采用8级双通道流水线，比以 前的ARM内核提高了至少40%的吞吐量。
The end,thank you!
ARM Cortex-R系列处理器简介
Cortex-R4
Cortex-R4 处理器是第一个基于 ARMv7-R 体系结构的深 层嵌入式实时处理器。它专用于大容量深层嵌入式片上系统 应用，如硬盘驱动器控制器、无线基带处理器、消费性产品、 手机MTK平台和汽车系统的电子控制单元。
ARM Cortex-R
Cortex-R7 处理器为范围广泛的深层嵌入式应用提供了高 性能的双核、实时解决方案。Cortex-R7 处理器通过引入新 技术（包括无序执行和动态寄存器重命名），并与改进的分 支预测、超标量执行功能和用于除法和其他功能的更快的硬 件支持相结合，提供了比其他 Cortex-R 系列处理器高得多 的性能级别。
目录
ARM Cortex-R系列处理器总体介绍
ARM Cortex-R4处理器
ARM Cortex-R4处理器流水线
ARM Cortex-R4处理器寄存器
ARM Cortex-R系列处理器简介
• ARM Cortex-R系列处理器具有实时处理功能，可 以为嵌入式系统提供高性能解决方案，对系统可 靠性、高度实用性、容错性、可维护性和确定性 的影响至关重要。 • Cortex-R系列处理器拥有快速和决定性的处理能 力和高性能，同时满足具有挑战性的实时限制的 范围内的情况。在要求高容错能力的可靠系统中， 他们结合这些特点，无论是在性能、功耗还是面 积优化的封装等各个方面，都是值得信赖的选择。
ARM Cortex-R系列处理器简介
Cortex-R 功能集: • 具有指令和数据高速缓存控制器的哈佛体系结构。 • 用于获得快速响应代码和数据的处理器本地的紧密耦合内 存 (TCM)。 • 高性能 64 位 AMBA 3 AXI 总线接口。 • 1 级内存系统的奇偶校验检测和 ECC 软错误检测/更正。 • 可配置的调试断点和检测点。 • CoreSight 调试访问端口和嵌入式跟踪模块选项。 • 配置选项包括/排除上述选项中的一部分以优化功率、性 能和面积。
ARM Cortex-R系列处理器简介
Cortex-R 功能集: • • • • • • 高性能、高时钟频率、深管道化的微体系结构。 性能增强技术，如指令预取、分支预测和超标量执行。 快速且具有确定性的中断响应。 同类最佳能效和芯片面积/成本效益。 硬件除法器、浮点单元 (FPU) 选项。 具有 Thumb-2 指令的 ARM v7-R 体系结构，可在不牺牲 性能的情况下实现高代码密度。 • 指令集增强，包括 SIMD、DSP 和媒体处理。 • 与经典 ARM9 和 ARM1156 处理器的二进制兼容性。 • 具有内存保护单元 (MPU) 的用户和授权软件操作模式。
ARM Cortex-R4模块结构框图
Cortex R4处理器支持手机、键盘、打印机及汽车电子设计，能协助新一代嵌 入式产品快速执行各种复杂的控制算法与实时工作的运算；可以通过内存保护单元 （MPU）高速存储以及紧密耦合内存（TCM）让处理器针对各种不同的嵌入式应 用进行最佳化调整，且不影响基本的ARM指令集兼容性。这种设计能够在延用原有 程序代码的情况下，降低系统的成本与复杂度，同时其紧密耦合内存功能也能提供 更小的规格及更高效率的整合，并带来快速的影响时间。
ARM Cortex-R4处理器流水线技术
指令1 指令2 指令3 指令4
PC-8 PC-4 PC PC+4
MOV R0,R1 LDR R3,[R4] STR R9,[R13] MOV R6,R7 时钟周期
取指
译码 取指
执行 译码 取指 执行 译码 取指写 访存 执行 T2 T3 回写 回写 T4
ARM Cortex-R系列处理器简介
• ARM Cortex™-R 实时处理器为具有严格的实时响应限制的深层嵌入 式系统提供高性能计算解决方案。目标应用包括： • 智能手机和基带调制解调器中的移动手机处理。 • 企业系统，如硬盘驱动器、联网和打印。 • 家庭消费性电子产品、机顶盒、数字电视、媒体播放器和相机。 • 用于医疗行业、工业和汽车行业的可靠系统的嵌入式微控制器。 • 在这些应用中，采用的是对处理响应设置硬截止时间的系统，如果要 避免数据丢失或机械损伤，则必须符合所设置的这些硬截止时间。因 此 Cortex-R 处理器是专为高性能、可靠性和容错能力而设计的，其 行为具有高确定性，同时保持很高的能效和成本效益。
Cortex-R5
Cortex-R5 处理器为市场上的实时应用提供高性能解决方 案，包括移动基带、汽车、大容量存储、工业和医疗市场。 该处理器基于 ARMv7R 体系结构。因此，它提供了一种从 Cortex-R4 处理器向上迁移到更高性能的 Cortex-R7 处理器 的简单迁移途径。
Cortex-R7
ARM Cortex-R4处理器
• Cortex-R4 是成熟的处理器，于 2006 年 5 月投放市场，如今已在数 百万的 ASIC、ASSP 和 MCU 设备中使用。它是高性能实时 SoC 的 标准，取代了许多基于 ARM9 和 ARM11 处理器的设计。 • Cortex-R4 是为基于 90 nm 至 28 nm 的高级芯片工艺的实现而设计 的，此外其设计重点在于提升能效、实时响应性、高级功能和使得系 统设计更加容易。基于 40 nm G 工艺，Cortex-R4 可以实现以将近 1 GHz 的频率运行，此时它可提供 1,500 Dhrystone MIPS 的性能。该 处理器提供高度灵活且有效的双周期本地内存接口，使 SoC 设计者 可以最大限度地降低系统成本和功耗。 • 下图对基于 90 nm G 工艺实现的 Cortex-R4 与经典 ARM 处理器的 Dhrystone 基准性能进行了比较。Cortex-R4 的配置选项可以进行选 择以最大限度地减少处理器的芯片面积，重要的是这还可以最大限度 地降低漏泄功率。
ARM9 五级流水线
ARM Cortex-R4处理器流水线技术
ARM10 六级流水线
五级流水线也有它的缺点，即存在一种互锁，即寄存器冲突。读寄 存器是在译码阶段，写寄存器是在回写阶段。如果当前指令(A)的目的操 作数寄存器和下一条指令(B)的源操作数寄存器一致，B指令就需要等A 回写之后才能译码。这就是五级流水线中的寄存器冲突。ARM10处理器 的流水线为了解决寄存器冲突的问题，增加了预取操作。因此ARM10由 6级流水线组成，利用预取、发送操作来取代ARM9中的取值操作。