【正文】 指令系統(tǒng)與 ARM9系列、 ARM9E系列和 ARM10E系列兼容，便于用戶的產(chǎn)品升級換代； ?主頻最高可達(dá) 130M，高速的運算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。 ? 在循環(huán)處理中使用地址的自動增減來提高運行效率。Thumb指令集為 ARM指令集的功能子集，但與等價的 ARM代碼相比較，可節(jié)省 30％～ 40％以上的存儲空間，同時具備32位代碼的所有優(yōu)點。 ? …… ARM 原理與應(yīng)用 ARM微處理器的特點 低功耗 低成本 高性能 ?采用 RISC指令集 ARM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及特點 ?使用大量的寄存器 ?ARM/THUMB指令支持 ?三 /五級流水線 ARM 原理與應(yīng)用 ARM微處理器的特點 — 采用 RISC體系結(jié)構(gòu) ARM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及特點 ? 采用 RISC架構(gòu)的 ARM處理器一般具有如下特點： ? 固定長度的指令格式，指令歸整、簡單、基 本尋址方式有 2～ 3種； ? 使用單周期指令，便于流水線操作執(zhí)行； ? 大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對寄存器進(jìn)行操作，只有加載 /存儲指令可以訪問存儲器，以提高指令的執(zhí)行效率。此外， ARM在語音及視頻處理上行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對 DSP的應(yīng)用領(lǐng)域提出了挑戰(zhàn)。 ? 基于 ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了 32位 RISC微處 理器 75％以上的市場份額， ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個方面。ARM 原理與應(yīng)用 ARM原理與應(yīng)用 所選教材： 《 ARM體系結(jié)構(gòu)與編程 》 杜春雷 編著 清華大學(xué)出版社 ARM 原理與應(yīng)用 ARM 原理與應(yīng)用 第一章 ARM概述及編程模型 ARM－ Advanced RISC Machines １、是一個公司的名字 ２、是對一類微處理器的通稱 ３、是一種技術(shù)的名字。 ? 我國的 中興集成電路、 大唐電訊、中芯國際和上海華虹，以及國外的一些公司如德州儀器、意法半導(dǎo)體、 Philips、Intel、 Samsung等都推出了自己設(shè)計的基于 ARM核的處理器。 ? 消費類電子產(chǎn)品： ARM技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機頂盒和游戲機中得到廣泛采用。 ARM 原理與應(yīng)用 ARM微處理器的特點 — 大量使用寄存器 ARM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及特點 ? ARM 處理器共有 37個寄存器，被分為若干個組，這些寄存器包括： ? 31個通用寄存器，包括程序計數(shù)器（ PC 指針），均為 32位的寄存器； ? 6個狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識 CPU的工作狀態(tài)及程序的運行狀態(tài)，均為 32位。 ARM 原理與應(yīng)用 ARM微處理器的特點 — 其他技術(shù) ARM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及特點 除此以外， ARM體系結(jié)構(gòu)還采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的前提下盡量縮小芯片的面積，并降低功耗： ? 所有的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，從而提高指令的執(zhí)行效率。 ARM 原理與應(yīng)用 ARM微處理器系列 ARM微處理器系列 ? ARM7系列 ? ARM9系列 ? ARM9E系列 ? ARM10E系列 ? SecurCore系列 ? Intel的 Xscale ? 其中， ARM ARM ARM9E和 ARM10為 4個通用處理器系列，每一個系列提供一套相對獨特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 ARM微處理器系列 ARM 原理與應(yīng)用 ARM7微處理器系列 ARM微處理器系列 ? 主要應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)控制、 Inter設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動電話等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。具有以下特點： ?5級整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高。 ?全性能的 MMU，支持 Windows CE、 Linux、 Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。 ARM微處理器系列 ?ARM9系列微處理器包含 ARM920T、 ARM922T和 ARM940T三種類型，以適用于不同的應(yīng)用場合。 ?支持 32位的高速 AMBA總線接口。 ?主頻最高可達(dá) 300M。 ?6級整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高。 ?全性能的 MMU，支持眾多主流嵌入式操作系統(tǒng)。 ARM微處理器系列 ?ARM10E系列微處理器包含 ARM1020E、 ARM1022E和ARM1026EJS三種類型，以適用于不同的應(yīng)用場合。 ARM 原理與應(yīng)用 SecurCore微處理器系列 ? SecurCore系列微處理器主要應(yīng)用于一些對安全性要求較高的應(yīng)用產(chǎn)品及應(yīng)用系統(tǒng)，如電子商務(wù)、電子政務(wù)、電子銀行業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)證系統(tǒng)等領(lǐng)域。它融合了 Intel公司的設(shè)計和處理技術(shù)以及 ARM體系結(jié)構(gòu)的電源效率，采用在軟件上兼容 ARMv4體系結(jié)構(gòu)、同時采用具有 Intel技術(shù)優(yōu)點的體系結(jié)構(gòu)。 ARM 原理與應(yīng)用 ARM微處理器的工作狀態(tài) ARM微處理器的工作狀態(tài) ?從編程的角度看， ARM微處理器的工作狀態(tài)一般有兩種，并可在兩種狀態(tài)之間切換： ?ARM狀態(tài)，此時處理器執(zhí)行 32位的字對齊的 ARM指令； ?Thumb狀態(tài)，此時處理器執(zhí)行 16位的、半字對齊的Thumb指令。 ARM微處理器的工作狀態(tài) ARM 原理與應(yīng)用 切換到 ARM狀態(tài) ? 當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位為 0時，執(zhí)行 BX指令時可以使微處理器從 Thumb狀態(tài)切換到 ARM狀態(tài)。 ? 用戶模式下，當(dāng)需要進(jìn)行處理器模式切換時，應(yīng)用程序可以產(chǎn)生異常處理，在異常處理中進(jìn)行處理器模式的切換。 ARM 原理與應(yīng)用 模式切換 ARM微處理器的工作模式 ? 系統(tǒng)模式 并不是通過異常進(jìn)入的，它 和用戶模式具有完全一樣的寄存器 ? 系統(tǒng)模式屬于 特權(quán)模式 ，可以訪問所有的系統(tǒng)資源，也可以直接進(jìn)行處理器模式切換。從零字節(jié)到三字節(jié)放置第一個存儲的字?jǐn)?shù)據(jù)，從第四個字節(jié)到第七個字節(jié)放置第二個存儲的字?jǐn)?shù)據(jù)，依次排列。 ARM微處理器的存儲器格式 ?當(dāng)處理器處于 THUMB狀態(tài)期間，如果寫入到寄存器 PC中的值是非半字對齊的，要么指令執(zhí)行的結(jié)果不可預(yù)知，要么地址值中最低位被忽略。 ?當(dāng)發(fā)生非對齊地數(shù)據(jù)訪問時，到底采用上述三種方法中的哪一種，是由各指令指定的。 ARM微處理器的寄存器格式 ARM 原理與應(yīng)用 ARM狀態(tài)下的寄存器組織 ? 通用寄存器：通用寄存器包括 R0～ R15，可以分為三類： ?未分組寄存器 R0～ R7 ?分組寄存器 R8～ R14 ?程序計數(shù)器 PC(R15) ARM微處理器的寄存器格式 ARM 原理與應(yīng)用 ARM狀態(tài)下的寄存器組織 ARM微處理器的寄存器格式 ARM 原理與應(yīng)用 未分組寄存器 R0～ R7 ARM微處理器的寄存器格式 ? 在所有的運行模式下，未分組寄存器都指向同一個物理寄存器，他們未被系統(tǒng)用作特殊的用途，因此，在中斷或異常處理進(jìn)行運行模式轉(zhuǎn)換時，由于不同的處理器運行模式均使用相同的物理寄存器，可能會造成寄存器中數(shù)據(jù)的破壞，這一點在進(jìn)行程序設(shè)計時應(yīng)引起注意。 ? 在 Thumb指令集中，某些指令強制性的要求使用 R13作為堆棧指針。 ? 在每一種運行模式下，都可用 R14保存子程序的返回地址，當(dāng)用 BL或 BLX指令調(diào)用子程序時，將下條指令的地址拷貝給 R14，執(zhí)行完子程序后，又將 R14的值拷貝回 PC，即可完成子程序的調(diào)用返回。 ARM微處理器的寄存器格式 每一種運行模式下又都有一個專用的物理狀態(tài) 寄存器，稱為 SPSR（備份的程序狀態(tài)寄存器），異 常發(fā)生時， SPSR用于保存 CPSR的值，從異常退出時 則可由 SPSR來恢復(fù) CPSR。 ARM 原理與應(yīng)用 Thumb狀態(tài)下的寄存器組織圖 ARM微處理器的寄存器格式 ARM 原理與應(yīng)用 Thumb狀態(tài)下的寄存器與 ARM狀態(tài)下的寄存器關(guān)系 ARM