ARM芯片、内核、架构、指令集的联系与区别
問題1:單片機和CPU的區別
在嵌入式領域ARM芯片和CPU有什么區別呢?其實隨著嵌入式科技的不斷發展,單片機(像ARM芯片)和CPU的界限越來越模糊,我們暫且可以認為ARM芯片就是一個CPU,或者暫且認為單片機就相當于一個CPU。
問題2:什么是ARM芯片
凡是采用ARM內核的芯片(或者凡是采用ARM內核的CPU)都是ARM芯片。例如高通的OMAP36X0系列處理器(Droid 2和Droid X用的OMAP3630),采用的就是ARM內核,所以在概念上我們也可以將其稱為ARM芯片
問題3:什么是ARM內核
所謂內核,就是CPU里面實現運算的核心,我們也可以將內核稱之為CPU(注意,該CPU是真正意義上的CPU,因為它實現了數據的運算與處理)。而問題一中所說的單片機和芯片相當于一個CPU只是指宏觀意義上的CPU。ARM內核只是一個統稱,它有以下幾個系列:ARM7,ARM9,ARM11,CORTEX等幾個內核家族,每個內核家族都有不同的內核種類,比如CORTEX內核家族就有:Cortex-A8內核、Cortex-A9內核、Cortex-R4內核、Cortex-M0內核、Cortex-M1、Cortex-M3、Cortex-M4內核等,目前使用最廣的STM32系列芯片使用的就是Cortex-M3內核。具體內核家族分類見:http://hardware.mydrivers.com/2/223/223488_all.htm
問題4:什么是架構
片面上講,我們可以將架構理解為內核所使用的指令集。例如:用于高端的(手機等)Cortex-A8,Cortex-A9等內核用的是ARMv7-A架構,或者說用的是ARMv7-A指令集架構,我們常用到的STM32的Cortex-M3內核用到的是ARMv7-M架構。
問題5:什么是指令集
所謂指令集就是一整套底層指令的統稱。分為RISC(簡單指令集)和CISC(復雜指令集),相比較而言RISC指令集的指令格式統一,種類比較少,尋址方式也比復雜指令集少,而CISC指令集的效率比較高。拿STM32系列芯片使用的ARMv7指令集來講,ARMv7意思是ARM的第七個版本的指令,采用的RISC。
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CPU的中間就是我們平時稱作核心芯片或CPU內核的地方,這顆由單晶硅做成的芯片可以說是電腦的大腦了,所有的計算、接受/存儲命令、處理數據都是在這指甲蓋大小的地方進行的。
目前絕大多數CPU都采用了一種翻轉內核的封裝形式,也就是說平時我們所看到的CPU內核其實是這顆硅芯片的底部,它是翻轉后封裝在陶瓷電路基板上的,這樣的好處是能夠使CPU內核直接與散熱裝置接觸。這種技術也被使用在當今絕大多數的CPU上。而CPU核心的另一面,也就是被蓋在陶瓷電路基板下面的那面要和外界的電路相連接。現在的CPU都有以千萬計算的晶體管,它們都要連到外面的電路上,而連接的方法則是將每若干個晶體管焊上一根導線連到外電路上。例如Duron核心上面需要焊上3000條導線,而奔騰4的數量為5000條,用于服務器的64位處理器Itanium則達到了7500條。這么小的芯片上要安放這么多的焊點,這些焊點必須非常的小,設計起來也要非常的小心。由于所有的計算都要在很小的芯片上進行,所以CPU內核會散發出大量的熱,核心內部溫度可以達到上百度,而表面溫度也會有數十度,一旦溫度過高,就會造成CPU運行不正常甚至燒毀,因此很多電腦書籍或者雜志都會常常強調對CPU散熱的重要性。CPU還應有確定的主板,如:i7的CPU就只能用專用的主板。 核心(Die)又稱為內核,是CPU最重要的組成部分。CPU中心那塊隆起的芯片就是核心,是由單晶硅以一定的生產工藝制造出來的,CPU所有的計算、接受/存儲命令、處理數據都由核心執行。各種CPU核心都具有固定的邏輯結構,一級緩存、二級緩存、執行單元、指令級單元和總線接口等邏輯單元都會有科學的布局存儲在Active Directory 中的對象類別和屬性的描述。對于每一個對象類別來說,該架構定義了對象類必須具有的屬性,它也可以有附加的屬性,并且該對象可以是它的父對象。
可以動態更新的Active Directory 架構。例如,應用程序可以使用新的屬性和類擴展該架構,并能立刻使用該擴展。通過在Active Directory 中創建或修改存儲在 Active Directory 中的架構對象來完成架構的更新。與Active Directory 中的所有對象一樣,架構對象能訪問控制列表,因此只有授權的用戶才可以更改架構。
總結
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