第一章ARM微处理器概述知识分享
第一章 ARM Cortex-A8 处理器概述
美国WindRiver公司 一种嵌入式实时操作系统（RTOS） 在当前市场占有率最高的嵌入式实时操作系统 微软 是基于掌上型电脑类的电子设备操作系统 具有模块化、结构化和基干Win32应用程序接口以及与 处理器无关等特点
（2）Windows CE
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三、嵌入式操作系统举例
US Seattle, Los Gatos, Walnut Creek, Austin, Boston, San Diego China Taiwan and Shanghai Japan Shin-Yokohama (Tokyo)
ARM营销模式
将技术授权给 其它芯片厂商
形成各具特色 的ARM芯片
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1.2 主流的ARM处理器介绍
ARM微处理器丰富的体系主要包括以下四个部分 ：
ARM Cortex应用程序处理器。 ARM Cortex嵌入式处理器。 经典ARM处理器。 ARM专家处理器
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1.2.1 ARM体系结构命名规则
ARM产品通常以ARM【x】【y】【z】【T】【D】 【M】【I】【E】【J】【F】【－S】形式出现。
（1）移动Internet的理想选择。 （2）高性能。Cortex-a设备可为其目标应用领域 提供各种可伸缩的能效性特点。 （3）多核技术。Cortex-A5、Cortex-A9、和 Cortex-A15处理器都支持ARM的第二代多核技术 。 （4）高级扩展。 Thumb-2 TrustZone 安全扩展 Jazelle技术
区别于Cortex应用程序处理器对操作系统和移动 Internet的支持偏向，Cortex嵌入式处理器旨在为 各种不同的市场提供服务。嵌入式处理器主要着 重于在各种功耗敏感性应用中提供具有高确定性 的实时行为。 ARM Cortex嵌入式处理器主要包括Cortex-M系列 和Cortex-R系列。
ARM简介及编程
ARM简介及编程1.ARM简介(摘录) ARM（Advanced RISC Machines）是微处理器行业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。
技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。
适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。
ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。
利用这种合伙关系，ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。
目前，总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议，其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。
至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。
ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。
2.产品介绍ARM提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案。
由于所有产品均采用一个通用的软件体系，所以相同的软件可在所有产品中运行（理论上如此）。
典型的产品如下。
①CPU内核--ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC内核，用于移动通信。
-- ARM7TDMI(Thumb):这是公司授权用户最多的一项产品，将ARM7指令集同Thumb 扩展组合在一起，以减少内存容量和系统成本。
同时，它还利用嵌入式ICE调试技术来简化系统设计，并用一个DSP增强扩展来改进性能。
该产品的典型用途是数字蜂窝电话和硬盘驱动器。
--ARM9TDMI:采用5阶段管道化ARM9内核，同时配备Thumb扩展、调试和Harvard 总线。
在生产工艺相同的情况下，性能可达ARM7TDMI的两倍之多。
常用于连网和顶置盒。
②体系扩展-- Thumb:以16位系统的成本，提供32位RISC性能，特别注意的是它所需的内存容量非常小。
③嵌入式ICE调试由于集成了类似于ICE的CPU内核调试技术，所以原型设计和系统芯片的调试得到了极大的简化。
ARM 基础知识
ARM 课程考试相关知识点主要：●嵌入式系统的五个特性包括：专用性，可剪裁性，可靠性，低功耗性和实时性。
●嵌入式系统的特点：专用性强，可剪裁性好，实时性和可靠性好，功耗低●嵌入式操作系统的特点：微型化，可裁剪性，实时性，高可靠性，易移植性●嵌入式系统设计过程的主要步骤（5个）：⏹1、系统需求分析⏹2、体系结构设计⏹3、硬件/软件设计⏹4、系统集成⏹5、系统测试●ARM处理器的五个系列：（体系架构是否是冯诺依曼）ARM7和ARM9的体系架构？⏹ARM7（冯诺依曼结构）⏹ARM9（哈佛体系结构）⏹ARM9E（哈佛体系结构）⏹ARM10E⏹SecurCore冯诺依曼结构指数据空间和地址空间不分开；哈佛结构数据空间和地址空间是分开的●操作系统指令执行的三个阶段⏹1、获得指令⏹2、分析指令⏹3、执行指令●代码密度：就是处理完成一个完整的操作,需要的指令条数，按字节计算越少效率越高●MMU(Memory Management Unit)：存储器管理单元。
P176存储器管理单元MMU主要完成以下工作：虚拟存储空间到物理存储空间的映射；存储器访问权限的控制；设置虚拟存储空间的缓冲的特征。
MMU可以将某些地址变换条目锁定在快表【TLB（translation lookasidebuffer）】中，从而使得进行与该地址变换条目相关的地址变换速度保持很快。
MMU可以将整个存储空间分为最多16个域。
功能：将虚拟地址映射为物理地址；提供硬件机制的内存访问授权。
●ARM的寻址方式⏹立即数寻址⏹寄存器寻址⏹寄存器移位寻址⏹寄存器间接寻址⏹多寄存器寻址⏹基址变址寻址⏹相对寻址⏹堆栈寻址⏹块拷贝寻址●嵌入式系统/操作系统？主要由哪几部分组成嵌入式系统的组成部分：⏹嵌入式处理器（ARM，MIPS，PowerPC）⏹外围设备（存储器接口）⏹嵌入式操作系统⏹应用软件●ARM的最小系统，画出框图，并说明。
1. ARM芯片。
2. 电源电路、复位电路，晶振电路。
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应用系统开发详解(入门资料)
ARM应用系统开发详解（入门资料）第1章ARM微处理器概述本章简介ARM微处理器的一些基本概念、应用领域及特点，引导读者进入ARM技术的殿堂。
本章主要内容：－ ARM及相关技术简介－ ARM微处理器的应用领域及特点－ ARM微处理器系列－ ARM微处理器的体系结构－ ARM微处理器的应用选型1.1 ARM－ADV ANCED RISC MachinesARM（ADV ANCED RISC Machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。
1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。
目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。
ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。
目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得ARM技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。
1.2 ARM微处理器的应用领域及特点1.2.1 ARM微处理器的应用领域到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：1、工业控制领域：作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制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微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
ARM体系简介解析
2、采用哈佛结构
根据计算机的存储器结构及其总线连接形式，计算机系统可以分为冯· 诺 依曼结构和哈佛结构。ARM9采用的就是哈佛结构，而ARM7采用的则是 冯·诺依曼结构。
主流的ARM处理器介绍
冯· 诺依曼结构
数据存储器
哈佛结构
地址 数据 地址 指令 CPU PC
程序存储器
在RISC架构的处理器中大约有30%的指令是Load-Store指令，而采 用哈佛结构将大大提升这两个指令的执行速度，提高系统效率。
ARM9是本书所采用的微处理器，下面关于ARM9的介绍也是更多地 集中于ARM9E。
主流的ARM处理器介绍
• ARM9处理器的特点 • 1、流水线
对嵌入式系统设计者来说，硬件通常是第一考虑的因素。每一级流水 都对应CPU的一个时钟周期，如果一级流水中的逻辑过于复杂，使得执 行时间居高不下，必然导致所需的时钟周期变长，造成CPU的主频不能 提升。所以流水线的拉长，有利于CPU主频的提高。Arm7使用三级流水 线、ARM9使用五级流水线。
Cortex-M系列基本特征：
成本低 能耗低可兼容性好 易于使用
主流的ARM处理器介绍
• ARM Cortex嵌入式处理器应用领域
Cortex-R系列基本特征 快速 确定性 安全 成本效益
Cortex-M系列应用领域
Cortex-R系列应用领域
主流的ARM处理器介绍
• 经典ARM处理器
S3C2440A处理器
• 我们使用的开发板是基于S3C2440A处理器的。S3C2440A是一款由 Samsung公司使用ARM920T核，它的低功耗、精简而出色的全静态设计 特别适用于对成本和功耗敏感的领域。S3C2440A实现了MMU、 AMBA（Advanced Micro controller Bus Architecture）BUS和哈佛高 速缓冲体系结构。
CORTEX-M4知识点总结
C O R T E X-M4知识点总结(总36页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--Cortex-M4内核知识点总结余明目录Cortex-M4内核知识点总结........................ 错误!未定义书签。
1 ARM处理器简介................................ 错误!未定义书签。
2 架构.......................................... 错误!未定义书签。
架构简介.................................... 错误!未定义书签。
编程模型.................................... 错误!未定义书签。
存储器系统.................................. 错误!未定义书签。
复位和复位流程.............................. 错误!未定义书签。
3 指令集........................................ 错误!未定义书签。
CM4指令集特点............................. 错误!未定义书签。
Cortex-M处理器间的指令集比较.............. 错误!未定义书签。
汇编指令简要介绍........................... 错误!未定义书签。
处理器内传送数据....................... 错误!未定义书签。
存储器访问指令......................... 错误!未定义书签。
算数运算............................... 错误!未定义书签。
逻辑运算............................... 错误!未定义书签。
移位................................... 错误!未定义书签。
ARM简介
ARM是什么？ ARM为什么存在？ ARM有什么优势？ ARM体系结构的发展历程？ ARM可以应用在哪些方面？
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一、ARM是什么
ARM——Advanced RISC Machines ARM——高级RISC微处理器 一家公司 一种技术 一类微处理器
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1.ARM公司
ARM英文全称Advanced RISC Machines， 是英国一家电子公司的名字，该公司成立于 1990年11月，是苹果电脑，Acorn电脑集团 和VLSI Technology的合资企业。
目前,全世界有几十家大的半导体公司都使 用ARM公司的授权,因此既使得 ARM处理器 技术获得更多的第三方工具、制造、软件的 支持,又使整个系统成本降低,使产品更容易进 入市场被消费者所接受,更具有竞争力。
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ARM是什么？ ARM为什么存在？ ARM有什么优势？ ARM体系结构的发展历程？ ARM可以应用在哪些方面？
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ARM是什么？ ARM为什么存在？ ARM有什么优势？ ARM体系结构的发展历程？ ARM可以应用在哪些方面？
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三、ARM的优势
ARM微处理器的优点 ARM公司的优势
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1.ARM微处理器的优点
体积小、功耗低、低成本、高性能; 支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集,
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参考文献
[1]何荣森，何希顺，张跃.从ARM体系看嵌入式处 理器的发展[J].微电子学与计算机，2002(5) :4245.
[2]王红展.基于嵌入式实时操作系统的ARM控制平 台的实现[D]. 成都：电子科技大学，2004.
[3]费浙平. ARM结构体系发展介绍[J]. 嵌入式系统开 发：技术讲座，2005(4)：40-41.