ARM处理器特点及分类
arm面试题
arm面试题在ARM架构中，面试官常常会提问与ARM相关的问题，以考察面试者对ARM体系结构、指令集和开发工具的理解和掌握程度。
本文将针对常见的ARM面试题展开讨论，并逐步深入解析相关知识点。
一、ARM架构简介ARM（Advanced RISC Machines）架构是一种被广泛应用于嵌入式系统领域的低功耗、高性能的处理器架构。
ARM架构的特点是精简指令集和流水线结构，具有高效执行指令、低能耗和低成本等优点。
其设计主要面向移动设备、物联网、智能家电等领域。
二、ARM指令集1. ARM指令集的分类ARM指令集主要分为ARM和Thumb两种模式。
ARM模式使用32位指令，提供较强的性能和功能，用于高性能应用场景。
Thumb模式使用16位指令，指令字节更少，具有较小的程序存储空间和更高的代码密度，适合用于存储容量有限的应用。
2. ARM指令集的特点ARM指令集采用精简指令集(RISC)设计，其特点包括：(1)较少的指令数量和寻址模式，简化了指令格式和解码过程；(2)采用3地址指令格式，可以减少内存访问次数，提高执行效率；(3)支持条件执行，通过条件码(CPSR)实现条件判断和流程控制。
三、ARM体系结构1. ARM处理器系列ARM处理器系列包括ARM Cortex-M、Cortex-R和Cortex-A等系列。
其中，Cortex-M系列适用于低功耗嵌入式系统，Cortex-R系列适用于实时应用，而Cortex-A系列适用于高性能应用，如智能手机、平板电脑等。
2. ARM处理器的特点ARM处理器的特点包括：(1)低功耗和高能效性能；(2)支持多核和对称多处理器(SMP)架构；(3)具备指令和数据硬件虚拟化功能；(4)拥有扩展性和可定制性，可以根据应用需求进行优化。
四、ARM开发工具1. 编译器ARM架构支持多种编译器，常见的包括GCC、Keil和IAR等。
编译器用于将源代码翻译成目标代码，其中GCC是一种开源编译器，支持广泛的ARM处理器系列。
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架构 cpu技术参数
arm架构 cpu技术参数
ARM处理器的技术参数主要包括以下几个方面：
1. 处理器架构：ARM处理器基于ARM架构进行设计。
ARM架构是一种精简指令集（RISC）架构，具有低功耗、低成本和高性能的特点。
2. 指令集：ARM处理器支持多种指令集，包括Thumb（16位）/ARM （32位）双指令集。
3. 寄存器：ARM处理器使用大量的寄存器，这有助于提高指令执行速度。
4. 高速缓存：ARM处理器通常具有高速缓存（Cache）功能，用于存储常用的数据和指令，以加速内存访问速度。
5. 内存管理单元（MMU）：ARM处理器具有内存管理单元，用于实现虚拟内存到物理内存的转换。
6. 浮点单元（FPU）：对于需要高性能浮点运算的应用，ARM处理器可以配备浮点单元。
7. 功耗管理：ARM处理器具有低功耗设计，支持多种节能模式和电源管理模式。
8. 安全性：ARM处理器具备硬件安全功能，支持加密和安全启动等安全特性。
9. 互连：ARM处理器支持多种互连技术，如高速串行接口、总线互连等，以实现多个处理器或模块之间的通信。
10. 应用领域：ARM处理器广泛应用于移动设备、嵌入式系统、物联网设备、服务器等领域。
以上是ARM架构CPU的一些常见技术参数，具体的技术规格可能会因不同的处理器型号而有所差异。
ARM处理器的三大特点
ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。
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，能很好的兼容8位/16位器件；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。
编辑本段ARM处理器的历史1978年12月5日，物理学家赫尔曼·豪泽（Hermann Hauser）和工程师Chris Curry，在英国剑桥创办了CPU公司（Cambridge Processing Unit），主要业务是为当地市场供应电子设备。
1979年，CPU公司改名为Acorn计算机公司。
起初，Acorn公司打算使用摩托罗拉公司的16位芯片，但是发现这种芯片太慢也太贵。
"一台售价500英镑的机器，不可能使用价格100英镑的CPU！"他们转而向Intel公司索要80286芯片的设计资料，但是遭到拒绝，于是被迫自行研发。
1985年，Roger Wilson和Steve Furber设计了他们自己的第一代32位、6M Hz的处理器，Roger Wilson和Steve Furber[1]用它做出了一台RISC指令集的计算机，简称ARM（Acorn RISC Machine）。
这就是ARM这个名字的由来。
RISC的全称是"精简指令集计算机"（reduced instruction set computer），它支持的指令比较简单，所以功耗小、价格便宜，特别合适移动设备。
早期使用ARM芯片的典型设备，就是苹果公司的牛顿PDA。
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11月27日，Acorn公司正式改组为ARM计算机公司。
苹果公司出资150万英镑，芯片厂商VLSI出资25万英镑，Acorn本身则以150万英镑的知识产权和12名工程师入股。
arm系统
ARM系统什么是ARM系统ARM（Advanced RISC Machine）是一种基于精简指令集计算机（RISC）原则设计的处理器架构。
ARM系统是一个开放的处理器架构，广泛应用于各种设备，包括移动设备、嵌入式设备、网络设备等。
ARM系统具有低功耗、高效能和灵活性的特点，因此在移动设备市场上占据了主导地位。
ARM处理器是目前电子设备中最为常见的处理器，几乎所有的智能手机和平板电脑都采用了ARM架构。
ARM系统的优点1. 低功耗ARM处理器的设计宗旨之一就是低功耗。
由于ARM处理器的指令集简洁明了，执行指令时的电流消耗较小，因此能够有效减少功耗。
这使得ARM系统在移动设备中非常受欢迎，因为低功耗的处理器可以延长设备的电池寿命。
2. 高效能尽管ARM处理器功耗低，但其性能并不逊色于其他处理器架构。
ARM处理器可以通过提高时钟频率、增加核心数量、优化指令集等方式来提高处理器的性能。
此外，由于ARM系统的设计可伸缩性，厂商可以选择性能级别来满足不同设备的需求。
3. 灵活性ARM处理器的架构非常灵活，允许厂商根据实际需求进行定制。
用户可以根据需要选择不同的核心、集成不同的外设或调整处理器的频率等。
这种灵活性使得ARM处理器适用于各种不同类型的设备，包括智能手机、平板电脑、网络设备等。
4. 广泛应用ARM处理器已经广泛应用于各种设备中，包括消费类电子设备、工业控制系统、汽车电子等。
ARM系统已经成为嵌入式设备的事实标准，因此开发者可以轻松找到相关的技术支持和软件工具。
ARM系统的应用领域1. 移动设备作为主导移动设备市场的处理器架构，ARM系统在智能手机、平板电脑、可穿戴设备等移动设备中广泛应用。
ARM处理器的低功耗和高效能特点使得这些设备可以更长时间的运行，并且能够满足日益增长的性能需求。
2. 嵌入式设备由于ARM处理器的灵活性和低功耗特点，嵌入式设备行业也大量采用了ARM 系统。
从家用电器到医疗设备再到工业控制系统，ARM处理器可以满足不同设备的需求，并且具备出色的性能和节能特点。
ARM资料
1.1 ARM－Advanced RISC MachinesARM处理器（Advanced 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。
1.2 ARM处理器的应用领域及特点1.2.1 ARM处理器的应用领域到目前为止,ARM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。
2、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。
3、网络应用：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行了优化,并获得广泛支持,也对DSP的应用领域提出了挑战。
ARM芯片介绍
ARM芯片介绍ARM芯片，全称Advanced RISC Machine，是一种现代化的计算机处理器芯片。
它简洁而高效的设计使得它被广泛地应用于许多计算机和电子设备中。
ARM芯片的创造者是Acorn Computer Limited公司，但它现在已经成为了一家独立的公司。
ARM公司生产的芯片被广泛地应用在智能手机、平板电脑、网络路由器等众多设备上。
在智能手机和平板电脑等便携式设备中，ARM芯片被广泛使用，因为它们体积小、功耗低、性能高。
ARM芯片的成功得益于它的低功耗设计，这使得它可以在计算能力和能耗之间找到一个很好的平衡点。
ARM芯片与传统的芯片有很大不同。
ARM芯片使用精简指令集(RISC)架构进行设计，这意味着芯片具备不同于传统芯片的指令集。
ARM芯片采用了简化的指令集，这使得芯片的设计更高效、更流畅。
在ARM芯片中，一个指令只完成一个操作，这使得指令的执行更快而且更可靠。
ARM芯片还采用了低功耗设计，这意味着芯片的工作电压较低，这就需要更少的电能来完成任务，因此这芯片的电池寿命也更长。
此外，ARM芯片还使用了芯片复用技术，这使得芯片的面积更小，因此芯片所需的成本也更低。
ARM芯片的目标是实现多种应用的可扩展芯片设计，这使得ARM芯片在不同的应用中具备非常高的适应性。
无论是用于手机还是大型服务器，ARM芯片都具备很强的优势。
一些知名的ARM芯片包括Cortex-M，这个系列针对的是低功耗领域，包括Wi-Fi芯片、传感器等设备。
Cortex-A系列针对高性能处理器应用，包括智能手机和平板电脑等设备。
Cortex-R系列是针对实时系统开发的。
以上三个系列均支持用于嵌入式系统的ARM指令集。
总而言之，ARM芯片具备很强的应用能力，它在移动设备、嵌入式系统、服务器等领域中都具备很强的优势。
采用ARM芯片的优点包括高效性、低功耗、灵活性等，这些都是ARM芯片被广泛应用的原因。
随着技术的不断发展，ARM芯片的功能和应用范围将会不断拓展，它将继续发挥重要的作用。
ARM Cortex各系列处理器分类比较
CortexM系列欧阳学文M0：CortexM0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。
CortexM0 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CortexM0 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。
CortexM1 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 CortexM 处理器系列中，CortexM7 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 ECCCortexM系列规格对比CortexA系列：ARM CortexA 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。
ARM处理器特点及分类
Jazelle
有 有 无
浮点 运算
无 有 无
ARM1156T2F-S 可配置
9 Thumb-2 有
无
有
ARM1176JZ-S 可配置
9 Thumb-2 有
有
无
ARM1176JZF-S 可配置
9 Thumb-2 有
有
有
Cortex微处理器系列
Cortex系列微处理器属于ARMv7架构，这是 ARM公司最新的指令集架构。
ARM处理器系统应用与开 发
1
ARM处理器特点与分类
ARM发展历程
核 ARM7TDMI，ARM710T，ARM720T ARM740T Strong ARM，ARM8，ARM810 ARM9TDMI，ARM920T，ARM940T ARM9E-S ARM10TDMI，ARM1020E ARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S， ARM11JZF-S Cortex–A15, Cortex–A9, Cortex–A8, A7，A5 Cortex – R系列 Cortex – M系列
ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理 器，它是ARM新指令架构——ARMv6的第一代设计实现。
ARM1136J-S ARM1135JF-S ARM1156T2-S
Cache
4~64KB 4~64KB 可配置
内存 管理
MMU
MMUห้องสมุดไป่ตู้
流水线 Thumb DSP 级别
8
有
有
8
有
有
9 Thumb-2 有
体系结构 V4T V4 V4T V5TE V5TE V6
第2章 ARM微处理器概述
工业控制领域：
作为32位 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。
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体系结构的变种
（4）J变种（Java加速器Jazelle）
ARM的Jazelle技术将Java的优势和先进的32位RISC芯
片完美地结合在一起。Jazelle技术提供了Java加速功能， 可以得到比普通Java虚拟机高得多的性能。与普通的 Java虚拟机相比，Jazelle使Java代码运行速度提高了8 倍，而功耗降低了80％。 Jazelle技术使得程序员可以在一个独立的处理器上同时 运行Java应用程序、已经建立好的操作系统、中间件以 及其他的应用程序。与使用协处理器和双处理器相比， 使用单独的处理器可以在提供高性能的同时保证低功耗 和低成本。 J变种首先在ARM体系版本4TEJ中使用，用字母J表示。
使用电池供电的高性能的便携式设备。这些 设备一方面需要处理器提供高性能，另一方 面又需要功耗很低。SIMD功能扩展为包括音 频/视频处理在内的应用相同提供了优化功能。 它可以使音频/视频处理性能提高4倍。 Version 6首先在2002年春季发布的ARM11 处理器中使用。
2.2.3 ARM体系结构的变种及版本 命名格式
Version 4（v4）
该版本增加了下列指令：
半字加载和存储指令； 加载带符号的字节和半字数据的指令； 增加mb状态； 增加了处理器的特权模式。 该版本不再强制要求与以前的26位地址空间 兼容。
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ARM微处理器系列
ARM7微处理器系列 ARM9微处理器系列 ARM9E微处理器系列 ARM10E微处理器系列 ARM11系列 Cortex系列 SecurCore系列 Intel的Xscale系列 Inter的StrongARM
ARM9微处理器系列
ARM9的时钟频率比ARM7更高 ，在同样的加工工 艺下，ARM9TDMI处理器的时钟频率是ARM7TDMI 的1．8～2．2倍。
ARM处理器系统应用与开发
1
ARM处理器特点与分类
ARM发展历程
核 ARM7TDMI，ARM710T，ARM720T ARM740T Strong ARM，ARM8，ARM810 ARM9TDMI，ARM920T，ARM940T ARM9E-S ARM10TDMI，ARM1020E ARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S， ARM11JZF-S Cortex–A15, Cortex–A9, Cortex–A8, A7，A5 Cortex – R系列 Cortex – M系列 体系结构 V4T V4 V4T V5TE V5TE V6 V7A V7R V7M
应用选型
ARM处理器选型的几个关键因素： 是否需要支持操作系统——内核版本ARM9以后多 带有MMU单元，以实现对操作系统的支持。 处理能力要求——系统时钟在很大程度上决定了微 处理器的处理能力。
常见的ARM7芯片系统主时钟频率为20～133MHz
常见的ARM9芯片的系统主时钟频率为100～
Cortex微处理器系列
Cortex-M3
采用ARMv7-M架构，它包括所有的16位 Thumb指令集和基本的32位Thumb-2指令集 架构 ，单片机的完美替代品
Cortex-A15
四核芯片 ，2.5GHz ，支持超过4GB的内存 ， 应用于高级智能手机、 移动计算、 高端数字家 庭娱乐、无线基础结构 、低功耗服务器。 Cortex-A15内核智能手机 ，是当前的高级智 能手机性能的五倍。
ARM946E-S
ARM966E-S
4KB~1MB
无
MPU
无
5
5
有
有
有
有
无
无
ARM968E-S
ARM996HS
无
无
无
MPU
5
5/6
有
有
有
有
无
无
ARM10E微处理器系列
Cache
ARM1020E ARM1022E 32KB 16KB
内存管理
流水线 级别
6 6
Thumb
DSP
Jazelle
MMU MMU
有 有 有 有 有
有
有 无 无 有 有
无
有 无 有 无 有
Cortex微处理器系列
Cortex系列微处理器属于ARMv7架构，这是
ARM公司最新的指令集架构。 Cortex处理器类型包括： Cortex-M3 Cortex-A15、9、8、7、5 Cortex-R4、R4F、R5、R7
Cache ARM9TDMI ARM920T ARM922T 无 内存 管理 无 流水线 Thum b 级别 5 5 5 有 有 有 DSP 无 无 无 Jazelle 无 无 无
16K/16k MMU 8k/8k MMU
ARM9E微处理器系列
Cache ARM926EJ-S 4KB~128KB 内存管理 流水线 Thumb DSP Jazelle 级别 MMU 5/6 有 有 有
2Байду номын сангаас3MHz
应用选型（续）
芯片内存储器容量的要求——绝对大多数ARM处理器都在片
内集成有存储单元，但容量各有区别。
片内扩展模块的选择——几乎所有的ARM芯片均需要根据各 自不同的应用领域，扩展相关功能模块，并集成在芯片内部，
称之为片内扩展模块。
多芯核结构的选择——某些供应商提供的ARM芯片内置多个 处理器内核 。如ARM+DSP、ARM+FPGA、 ARM+ARM等 处理器封装的选择——ARM芯片现在主要的封装有QFP、 TQFP、PQFP、LQFP、BGA、LBGA等形式。
有 有
有 有
无 有
ARM1026EJ 4~128KB -S
MMU
6
有
有
有
ARM11微处理器系列
ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理 器，它是ARM新指令架构——ARMv6的第一代设计实现。
Cache 内存 管理 流水线 级别 Thumb DSP Jazelle 浮点 运算
ARM1136J-S
ARM1135JF-S ARM1156T2-S ARM1156T2F-S ARM1176JZ-S ARM1176JZF-S
4~64KB
4~64KB 可配置 可配置 可配置 可配置
MMU
MMU
8
8 9 9 9 9
有
有 Thumb-2 Thumb-2 Thumb-2 Thumb-2
有