第8章ARMRISC架构微处理器
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。
arm公司简介
6 UCLINUX包
UCLINUX的源码包，不用多说了吧？建议大家用现成的先体会一下，然后再自己编译，裁剪。因为单独UCLINUX的编辑技术上比较简单，但涉及的方面还是比较广的。
7 VMWARE
老牌的虚拟机软件，在一个机器上虚拟出一个机器装LINUX（PC上用的），省得你来回开关机了。记得装VMWARE-TOOLS。
ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。
ARM即Advanced RISC Machines的缩写,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。
1985年4月26日，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生，由美国加州SanJoseVLSI技术公司制造。
ARM3ARMv2aARM2a首次在ARM架构上使用处理器高速缓存均为4K12 MIPS @ 25MHzAcorn Archimedes
ARM6ARMv3ARM610v3架构首创支援寻址32位的内存（针对26位）均为4K28 MIPS @ 33MHzAcorn Risc PC 600，Apple Newton
2 FLASHPGM
FLASH烧写的软件。AXF在RAM里调试，掉电就没有了，方便程序修改。调试好的程序再下到FLASH里，上电直接运行。
同类的软件还有很多，什么FLUTED了、FLSHP了都是，但FLASHPGM最好，要是有人还问FLASH不支持BIN格式文件的问题就要看我写的FLASHPGM使用了。
ARM922T
8KB/8KB, MMU
ARM940T
4KB/4KB, MPU
GP2X（第二颗内核）
ARM9EARMv5TEARM946E-S
ARM 微处理器的指令集指令系统
...
LOOP MOV R6,#1
...
SUBR1
...
第16页/共70页
1 ARM指令集 —— 简单的ARM程序
;文件名：TEST1.S ;功能：实现两个寄存器相加
;说明使：用使用“A；RM”ul进at行e软注件释仿真调试
AREA Example1,CODE,READONLY
ENTRY
CODE32
基址寻址指令举例如下(前R3索0引x4寻000址00)0：0
LDR R2,将为[RR地33址+,0#装x00载Cx作数0C] R;2读取0Rx355+0x0C地址上的
据
;存储单元0x的AA内容，放入R2
STR R1,[R0,#-4]L!D;R先R20,=[RR03-,4#0，x0然C]后把R1的值
;寄存第到8页/保共70存页 到R0指定的存储单元
▪#immed_8r——常数表达式； ▪Rm——寄存器方式； ▪Rm,shift——寄存器移位方式；
第20页/共70页
1 ARM指令集介绍
ARM指令集——第2个操作数
▪#immed_8r——常数表达式
例如：
ADD R1,R2,#0x0F
说明： ➢ADD{条件}{S} <dest>, <op 1>, <op 2> ➢ dest = op_1 + op_2 ➢将把两个操作数加起来，把结果放置到目的寄存器中。 ➢操作数 1 是一个寄存器，操作数 2 可以是一个寄存器，被移位的寄存 器，或一个立即值:
LDMIA R1!,{R2-R7,R12} ;将R1指向的
单元中的数R6据读0出x0?到?4 R2～R7、0Rx1042中0(x4R0100自00动0C加4)
揭秘指令集:CISC、RISC与RISC-V的区别及应用
、Go等，并提供丰富的开发工具和库。
总结和展望
1. 本文介绍了计算机指令集的发展历程，从CISC到RISC，再到RISC-V等。 2. 深入分析了它们的优缺点及应用场景。 3. 探讨了如何将这些知识应用于实际芯片设计和开发中。 4. 为我国芯片产业的发展提供借鉴。 5. 文章最后展望了未来，期待计算机指令集技术在性能、效率和创新方面取得
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RISC-V
RISC-V
1. RISC-V是开源的RISC，被誉为CPU界的Linux。 2. 得益于开源特性，RISC-V在全球范围内得到广泛应用。 3. RISC-V有望在未来成为主流的处理器架构。
RISC-V简介
1. RISC-V是开源的RISC架构 2. RISC-V被认为是CPU界的Linux 3. RISC-V的技术特点包括开放和自由、简单和高效、可扩展性 4. RISC-V正在全球范围内得到广泛应用 5. 许多知名科技公司如Google、阿里巴巴、华为等都在积极推动RISC-V的发
更大的突破。
感谢
展
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龙芯
龙芯:我国自主研发的通用处理器
龙芯是我国自主研发的通用处理器品牌，最初由中科院计算所设计。其早期处理器采用MIPS指令 集，但后来因版权问题改用自主设计的龙芯指令集。如今很多信创项目都在使用龙芯处理器。
龙芯处理器的发展历程与特点
1. 龙芯处理器是我国自主研发的通用处理器品牌，最初由中科院计算所设计。 2. 龙芯处理器采用自主LoongISA指Leabharlann 系统，兼容MIPS指令，通过超标量技术
第2章 ARM Cortex-M0+处理器
ARM11微处理器采用0.13微米工艺，低端产品运行 在350MHz～500MHz，高端产品运行在533～750MHz， 如果将加工工艺减小到0.10微米，那么芯片速度将达 1GHz。
ARM7和ARM9内核的芯片最大速度目前只能到 400MHz。目前最快的嵌入式处理器为Intel的Xscale， 最高主频为500MHz。
2.1 ARM 处理器应用概述
ARM处理器的优势
4、完整的产品线和发展规划
1）ARM核根据不同应用需求对处理器的性能要求，有一 个从ARM7、ARM9到ARM10、ARM11，以及新定义的 Cortex A/R/M系列完整的产品线：
A系列：面向高性能、低功耗应用系统，如智能手机； R系列：强调实时性，主要用于实时控制，如汽车引擎；
2.1 ARM 处理器应用概述
SecurCore系列微处理器
专为安全需要而设计，提供了完善的32位RISC技术的安 全解决方案。主要应用于一些对安全性要求较高的应用产 品及应用系统。 在系统安全方面具有如下特点： 1）带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的安 全。
2）采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测。
二存储器映像m0userguidepdf2小端配置和大端配置m0userguidepdf2小端配置和大端配置三寄存器22armcortexm0处理器简介22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf23armcortexm0m0userguidepdfarmcortexm0处理器23armcortexm0其共有57条基本指令依据不址方式形成68条具体指令armcortexm0处理器1立即数寻址
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。
第2章 ARM微处理器概述
本章目标
ARM微处理器的应用与选型
ARM微处理器的数据类型和工作状态 ARM微处理器工作模式 ARM微处理器的寄存器
2.1 ARM微处理器概述
问题
ARM微处理器有哪些技术特点，其应用在哪些领
域？
重点
ARM微处理器的技术特点。
内容
ARM微处理器的技术特点和其应用领域。
ARM 以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。
网络系统：
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。
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
2.2.2 ARM体系结构版本
任务：了解ARM体系结构的各个 版本及其特点
ARM指令集体系结构，从最初开发至今已有
了重大改进，而且将会不断完善和发展。为 了精确表达每个ARM实现中所使用的指令集， 到目前ARM体系结构共定义了6个版本，各 版本特点如下：
Version 1（v1）
基本数据处理指令（不包括乘法指令）；
Version 3（v3）
该版本推出32位寻址能力，主要结构扩展变化为： 32 位地址总线，但除版本3G（版本3的一个变种）外其他版本是向前兼 容的，支持26 位地址总线； 当前程序状态信息从原来的R15移到一个新的寄存器CPSR（Current Program Status Register，当前程序状态寄存器）中； 增加了SPSR（Saved Program Status Register，备份程序状态寄存 器），用于在程序异常中断程序时，保存被中断程序的程序状态； 增加了两种处理器模式，使操作系统代码可以方便地使用数据访问中止 异常、指令预取中止异常和未定义指令异常； 增加了指令MSR和MRS，用于访问CPSR和SPSR； 增加了原来的从异常返回的指令。
微处理器与嵌入式系统的区别
微处理器与嵌入式系统的区别微处理器与嵌入式系统的区别嵌入式系统(Embedded system)，是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。
下面是店铺整理的微处理器与嵌入式系统的区别，欢迎大家参考!随着电子科学的不断发展，人们开始逐渐对数码产品有了更高的需求，这就促使了信息技术的不断发展。
嵌入式系统的核心就是嵌入式处理器，它是控制、辅助嵌入式系统运行的硬件单元，其应用范围非常的广阔，它也具有很好的发展前景。
那么，面对纷繁复杂的嵌入式处理器市场，我们该如何做出适合自己的选择呢?下面店铺就对市场上常见的几种嵌入式处理器进行比较分析，希望可以对大家有所帮助(嵌入式处理器类型)。
(1)嵌入式ARM微处理器(嵌入式微处理器结构)ARM微处理器的由来与发展ARM(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。
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。
它是一种高性能、低功耗的32位微处器，它被广泛应用于嵌入式系统中。
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。
ARM9代表了ARM公司主流的处理器，已经在手持电话、机顶盒、数码像机、GPS、个人数字助理以及因特网设备等方面有了广泛的应用。
ARM微处理器的应用领域ARM微处理器是目前应用领域非常广的处理器，到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经遍及工业控制、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，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。