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3.1.1 ARM內核特點

ARM處理器為RISC芯片，其簡單的結構使ARM內核非常小，這使得器件的功耗也非常低。它具有經典RISC的特點：

* 大的、統一的寄存器文件；
* 簡單的尋址模式；
* 統一和固定長度的指令域，3地址指令格式，簡化了指令的譯碼。編譯開銷大，盡可能優化，采用三地址指令格式、較多寄存器和對稱的指令格式便于生成優化代碼；
* 單周期操作，ARM指令系統中的指令只需要執行簡單的和基本的操作，因此其執行過程在一個機器周期內完成；
* 固定的32位長度指令，指令格式固定為32位長度，這樣使指令譯碼結構簡單，效率提高；
* 采用指令流水線技術。

3.1.2 ARM內核體系結構

ARM架構自誕生至今，已經發生了很大的演變，至今已定義了7種不同的版本：

V1版架構：該架構只在原型機ARM1出現過，其基本性能包括基本的數據處理指令（無乘法）、字節、半字和字的Load/Store指令、轉移指令，包括子程序調用及鏈接指令、軟件中斷指令、尋址空間64MB。

V2版架構：該版架構對V1版進行了擴展，如ARM2與ARM3(V2a版)架構，增加的功能包括乘法和乘加指令、支持協處理器操作指令、快速中斷模式、SWP/SWPB的最基本存儲器與寄存器交換指令、尋址空間64MB。

V3版架構：該版對ARM體系結構作了較大的改動，把尋址空間增至32位(4GB)，增加了當前程序狀態寄存器CPSR和程序狀態保存寄存器 SPSR以便于異常處理。增加了中止和未定義2種處理器模式。ARM6就采用該版結構。指令集變化包括增加了MRS/MSR指令，以訪問新增的CPSR /SPSR寄存器、增加了從異常處理返回的指令功能。

V4版架構：V4版結構是目前最廣泛應用的ARM體系結構，對V3版架構進行了進一步擴充，有的還引進了16位的Thumb指令集，使ARM使用更加靈活。ARM7、ARM9和StrongARM都采用了該版結構。其指令集中增加的功能包括符號化和非符號化半字及符號化字節的存/取指令、增加了16 位Thumb指令集、完善了軟件中斷SWI指令的功能、處理器系統模式引進特權方式時使用用戶寄存器操作、把一些未使用的指令空間捕捉為未定義指令。

V5版架構：在V4版基礎上增加了一些新的指令。ARM10和XScale都采用該版架構。這些新增指令有帶有鏈接和交換的轉移BLX指令、計數前導零計數CLZ指令、BRK中斷指令、增加了信號處理指令（V5TE版）、為協處理器增加更多可選擇的指令。

V6版架構：ARM體系架構V6是2001年發布的?；咎攸c包括100%與以前的體系兼容、SIMD媒體擴展，使媒體處理速度快1.75倍、改進了的內存管理，使系統性能提高30%、改進了的混合端(Endian)與不對齊數據支持，使得小端系統支持大端數據（如TCP/IP），許多RTOS是小端的、為實時系統改進了中斷響應時間，將最壞情況下的35周期改進到了11個周期。

V7版架構:ARM體系架構V7是2005年發布的。它使用了能夠帶來更高性能、功耗效率和代碼密度的Thumb-2技術。它首次采用了強大的信號處理擴展集，對H.264和MP3等媒體編解碼提供加速。Cortex-M3處理器采用的就是V7版的結構。

ARM處理器核使用的體系結構如表3.1所示。

表3.1 ARM核心采用的體系結構

表3.1 ARM核心采用的體系結構

3.1.3 ARM內核種類

在高性能的32位嵌入式片上系統（SoC=System on Chip）設計中，幾乎都是以ARM作為處理器核。ARM核已是現在嵌入式SoC系統芯片的核心，也是現代嵌入式系統發展的方向。ARM處理器核作為基本處理單元，根據發展需求還集成了與處理器核密切相關的功能模塊，如Cache存儲器和存儲器管理MMU硬件，這些基于微處理器核并集成這些 IP(Intelligence Property)核的標準配置的ARM核都具有基本處理器的配置，這些內核稱為處理器核?；贏RM的處理器核簡稱ARM核，核并不是芯片，ARM核與其它部件如RAM、ROM、片內外設組合在一起才能構成現實的芯片，例如LPC2290、S3C44B0X、AT91FR40162分別是 Philips（荷蘭飛利浦公司）、Samsung（韓國三星公司）、Atmel（美國愛特梅爾公司）基于ARM公司ARM7TMDI核的嵌入式微處理器芯片。

ARM公司開發了很多系列的ARM處理器核，在表3.1中可以看出，目前最新的系列是ARM Cortex系列，下面我們將對ARM各內核做簡單介紹。

首先介紹一下ARM核的命名規則及含義如圖3.2所示。

圖3.2 ARM核的命名規則及含義

1).ARM7系列

ARM7體系結構具有三級流水、空間統一的指令與數據Cache、平均功耗為0.6mW/MHz、時鐘速度為66MHz、每條指令平均執行1.9個時鐘周期等特性。其中的ARM710、ARM720和ARM740為內帶Cache的ARM核。ARM7指令集同Thumb指令集擴展組合在一起，可以減少內存容量和系統成本，同時，它還利用嵌入式ICE調試技術來簡化系統設計，并用一個DSP增強擴展來改進性能。ARM7體系結構是小型、快速、低能耗、集成式的RISC內核結構。該產品的典型用途是數字蜂窩電話和硬盤驅動器等，目前主流的ARM7內核是ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、 ARM7EJ-S、ARM720T?，F在市場上用得最多的ARM7處理器有思智浦公司的LPC2000系列微控制器、Samsung公司的 S3C44BOX與S3C4510處理器、Atmel公司的AT91FR40162系列處理器、Cirrus公司的EP73xx系列等。該系列包括 ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、帶有高速緩存處理器宏單元的ARM720T和擴充了Jazelle的ARM7EJ-S等。這些處理器提供 Thumb16位壓縮指令集和EmbededICE軟件調試方式，適用于更大規模的SoC設計中。

ARM7系列廣泛應用于多媒體和嵌入式設備，包括互聯網設備、網絡和調制解調器設備，以及移動電話、PDA等無線設備。

2).ARM9E系列

ARM9處理器采用ARMV4T（哈佛）體系結構。這種體系結構由于程序和數據存儲器在兩個分開的物理空間中，因而取指和執行能完全重疊。ARM9 采用五級流水處理及分離的Cache結構，平均功耗為0.7mW/MHz。時鐘速度為120MHz~200MHz，每條指令平均執行1.5個時鐘周期。與 ARM7處理器系列相似，其中的ARM920、ARM940和ARM9E處理器均為含有Cache的CPU核，性能為132MIPS（120MHz時鐘，3.3V供電）或220MIPS（200MHz時鐘）。ARM9處理器同時也配備Thumb指令擴展、調試和Harvard總線。在生產工藝相同的情況下，性能是ARM7TDMI處理器的兩倍之多。常用于無線設備、儀器儀表、聯網設備、機頂盒設備、高端打印機及數碼相機應用中。ARM9E內核是在 ARM9內核的基礎上增加了緊密耦合存儲器TCM及DSP部分。目前主流的ARM9內核是ARM920T、ARM922T、ARM940。相關的處理器芯片有Samsung公司的S3C2510、Cirrus公司的EP93xx系列等。主流的ARM9E內核是ARM926EJ-S、ARM946E-S、 ARM966E-S等。

3).ARM10系列

ARM10E處理器采用ARMVST體系結構，可以分為六級流水處理，采用指令與數據分離的Cache結構，平均功耗1000mW，時鐘速度為 300MHz，每條指令平均執行1.2個時鐘周期。ARM10TDMI與所有ARM核在二進制級代碼中兼容，內帶高速32×16 MAC，預留DSP協處理器接口。其中的VFP10（向量浮點單元）為七級流水結構。其中的ARM1020T處理器則是由ARMl0TDMI、32KB指令、數據Caches及MMU部分構成的。其系統時鐘高達300MHz時鐘，指令Cache和數據Cache分別為32KB，數據寬度為64位，能夠支持多種商用操作系統，適用于下一代高性能手持式因特網設備及數字式消費類應用。主流的ARM10內核是ARM1020E、ARM1022E、 ARM1026EJ-S等。

該系列包括ARM1020E和ARM1020E處理器核，其核心在于使用向量浮點（VFP）單元VFP10提供高性能的浮點解決方案，從而極大提高了處理器的整型和浮點運算性能。可以用于視頻游戲機和高性能打印機等場合。

4).SecureCore系列

SecurCore系列處理器提供了基于高性能的32位RISC技術的安全解決方案，該系列處理器具有體積小、功耗低、代碼密度大和性能高等特點。另外最為特別的就是該系列處理器提供了安全解決方案的支持。采用軟內核技術，以提供最大限度的靈活性，以及防止外部對其進行掃描探測，提供面向智能卡的和低成本的存儲保護單元MPU，可以靈活地集成用戶自己的安全特性和其他的協處理器，目前包括有SC100、SC110、SC200、SC210計4種產品。

5).StrongARM系列和XScale系列

StrongARM處理器采用ARMV4T的五級流水體系結構。目前有SA110、SA1100、SA1110等3個版本以及Intel公司的基于 ARMv5TE體系結構的XScale PXA27x系列處理器，與StrongARM相比增加了I/D Cache，并且加入了部分DSP功能，更適合于移動多媒體應用。2006年，Intel公司將XScale處理器出售給了Marvell公司。

6).ARM11處理器

ARM11處理器系列可以在使用130nm工藝技術、小至2.2mm2芯片面積和低至0.24mW/MHz的前提下達到高達500MHz的性能表現。ARM11處理器系列以眾多消費產品市場為目標，推出了許多新的技術，包括針對媒體處理的SIMD，用以提高安全性能的TrustZone技術，智能能源管理（IEM），以及需要非常高的、可升級的超過2600 Dhrystone 2.1 MIPS性能的系統多處理技術。主要的ARM11處理器有ARM1136JF-S、ARM1156T2F-S、ARM1176JZF-S、ARM11 MCORE等多種。

7).ARM Cortex系列處理器

ARM Cortex系列處理器是基于ARMv7架構，又分為Cortex-M、Cortex-R和Cortex-A三類，ARM Cortex系列的三款產品全都集成了Thumb?-2指令集，可滿足各種不同的日益增長的市場需求。ARM Cortex系列的三款處理器瞄準的領域如下：

* ARM Cortex-A系列:針對復雜操作系統以及用戶應用設計的應用處理器；
* ARM Cortex-R系列:實時系統專用嵌入式處理器；
* ARM Cortex-M系列:針對微控制器和低成本應用專門優化的深嵌入式處理器。

Cortex-M3是首款基于ARMv7-M架構的處理器，是專門瞄準對功耗和成本敏感的嵌入式應用實現高性能而設計的，它大大簡化了可編程的復雜性，使 ARM架構成為各種應用方案（即使是最簡單的方案）的上佳選擇。

轉載于:https://www.cnblogs.com/yanglin1228/archive/2011/04/18/4812064.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的conrtex 和 ARM 的关系的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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