ARM体系结构
ARM简介:
ARM是全球领先的半导体知识产权 (IP) 提供商Advanced RISC Machine
是专门从事基于RISC 技术芯片设计开发的公司
ARM 的商业模式主要涉及 IP 的设计和许可,而非生产和销售实际的半导体芯片。
ARM设计了大量高性价比、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
智能机、平板电脑、嵌入控制、多媒体数字等处理器领域拥有主导地位。
全世界超过95%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构。
2014年基于ARM技术的全年全球出货量是120亿颗
从诞生到现在为止基于ARM技术的芯片有600亿颗。
ARM体系结构版本: 两种著名计算机体系结构:
冯.诺依曼体系结构:
处理器使用同一个存储器,经由同一个总线传输
完成一条指令需要3个步骤:即取指令->指令译码->执行指令
指令和数据共享同一总线的结构
哈佛体系结构:
将程序指令存储和数据存储分开
中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令。
解码后到数据地址,再到相应的数据存储器读取数据,然后执行指令
程序指令存储与数据存储分开,可以使指令和数据有不同的数据宽度
复杂指令集( CISC )与精简指令集(RISC )
CISC:
采用冯.诺依曼体系结构
数据线和指令线分时复用
存储器操作指令多,汇编程序相对简单
指令结束后响应中断,CPU电路设计复杂,面积大,功耗大。
RISC:
采用哈佛体系结构
数据线和指令线分离
对存储器操作有限,汇编程序占空间大
在适当地方响应中断,CPU电路较少,体积小功耗低
关于ARM处理器模式:
ARMV7体系结构的9种处理器模式:
用户模式、快中断模式、中断模式、管理模式
中止模式、未定义模式和系统模式,监视模式,软中断模式。
关于ARM的指令集:
RM采用RISC精简指令集
Thumb:ARM体系结构中一种16位的指令集
较短的指令码提供整体更佳的编码密度
更有效地使用有限的内存带宽
Thumb32:兼容16位和32位指令
ARM:为32位指令
关于ARM的流水线结构:
ARM处理器使用流水线来增加处理器指令流的速度
处理和存储器系统连续操作
取指->译码->执行
取指:指令从存储器中取出
译码:对指令使用的寄存器进行译码
执行:从寄存器组中读取寄存器,执行移位和ALU操作,寄存器被写回寄存器组
支持的类型:
ARM处理器的所有数据操作都以字为单位
ARM指令的长度是一个字(32位)
Thumb指令长度是半个字(16位)
字节 (8位) 半字 (16位) 字(32位)
状态:
ARM状态:32位
Thumb状态:16位
寄存器:
寄存器是中央处理器内的组成部份
寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件
用来暂存指令、数据和位址
包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)
在中央处理器的算术及逻辑部件中,包含的寄存器有累加器(ACC)
注:
IR 用于存储指令
PC 用于存储程序运行的地址
ARM寄存器分类:
普通寄存器
状态寄存器
未完待续。。
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