第2章arm微處理器硬件結(jié)構(gòu)-wenkub
2022-10-28 15:17:14 本頁面
【正文】 間間隔， TM＞ TA。 ? 工廠編程的只讀存儲器 ? 現(xiàn)場可編程只讀存儲器 25 存儲器的性能 大容量、高速度、低價格是評價存儲器性能的三個主要指標，也是存儲體系設(shè)計的主要目標。ARM公司下一代處理器將是每周期能處理多重指令的超標量機。 ? 可用 Load/Store指令批量傳輸數(shù)據(jù) ， 以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率 。 ? 減少指令數(shù)和尋址方式 。 15 RISC技術(shù) Ⅰ RISC體系結(jié)構(gòu)基本特點： ? 大多數(shù)指令只需要執(zhí)行簡單和基本的功能 ， 其執(zhí)行過程在一個機器周期內(nèi)完成 。 ARM7TDMI核以后， T變種的 ARM微處理器有兩種工作狀態(tài)： ? ARM狀態(tài) ? Thumb狀態(tài)。 這些新增命令有： ? 帶有鏈接和交換的轉(zhuǎn)移 BLX指令； ? 計數(shù)前導零 CLZ指令； ? BRK中斷指令； ? 增加了數(shù)字信號處理指令 （ V5TE版 ） ； ? 為協(xié)處理器增加更多可選擇的指令 。 8 ARM版本 Ⅳ 4． V4版架構(gòu) V4版架構(gòu)在 V3版上作了進一步擴充 ， V4版架構(gòu)是目前應用最廣的 ARM體系結(jié)構(gòu) ， ARM ARM ARM9和StrongARM都采用該架構(gòu) 。 V2版架構(gòu)與版本 V1相比 ， 增加了以下功能： ? 乘法和乘加指令； ? 支持協(xié)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 。 5 ARM版本 Ⅰ 1． V1版架構(gòu) 該版架構(gòu)只在原型機 ARM1出現(xiàn)過 ， 沒有用于商業(yè)產(chǎn)品 。諾依曼結(jié)構(gòu) 存 儲 器C P UP C 數(shù) 據(jù)地 址3 計算機體系結(jié)構(gòu) Ⅱ 2. 哈佛體系結(jié)構(gòu) 數(shù) 據(jù) 存 儲 器C P UP C 數(shù) 據(jù)地 址程 序 存 儲 器地 址數(shù) 據(jù)4 ARM簡介 ARM（ Advanced RISC Machines） 系列微處理器，采用的 ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（ IP） 核都是由ARM公司提供的。 ARM公司本身不生產(chǎn)芯片，轉(zhuǎn)讓設(shè)計許可，由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。其基本性能有 : ? 基本的數(shù)據(jù)處理指令 （ 無乘法 ） ； ? 基于字節(jié) 、 半字和字的 Load/Store指令 。 ? 尋址空間： 64MB。 指令集中增加了以下功能： ? 符號化和非符號化半字及符號化字節(jié)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(tǒng)模式引進特權(quán)方式時使用用戶寄存器操作 。 10 ARM版本 Ⅵ 6． V6版架構(gòu) V6版架構(gòu)是 2022年發(fā)布的 ， 首先在 2022年春季發(fā)布的 ARM11處理器中使用 。 14 ARM與 Thumb狀態(tài)轉(zhuǎn)換 在程序的執(zhí)行過程中 ， 微處理器可以隨時在兩種工作狀態(tài)之間切換 ， 并且該轉(zhuǎn)變不影響處理器的工作模式和相應寄存器中的內(nèi)容 。 ? 只保留加載 /存儲指令 。 ? 指令格式固定 ， 指令譯碼簡化 。 ? 可在一條數(shù)據(jù)處理指令中同時完成邏輯處理和移位處理 。但是： ? 超標量處理器在執(zhí)行的過程中必須動態(tài)地檢查指令相關(guān)性 ； ? 必須將分支被執(zhí)行和分支不被執(zhí)行這兩種情況分開考慮。 ? 容量： Sw＝ Wlm。 Bm是連續(xù)提供數(shù)據(jù)的速率。 27 存儲體系的形式 C P U主 存輔 存輔 助 軟 硬 件C P U主 存輔 存C a c h e輔 助 軟 硬 件輔 助 硬 件 (a)兩級存儲器層次結(jié)構(gòu) (b)三級存儲器層次結(jié)構(gòu) 28 總線結(jié)構(gòu) Ⅰ ? :四周期握手協(xié)議 1 2 3 4時 間設(shè) 備 1設(shè) 備 229 總線結(jié)構(gòu) Ⅱ ? C P U設(shè) 備 1 設(shè) 備 2存 儲 器C l o c kR / W ’A d d r e s sD a t a r e a d y ’D a t a30 總線結(jié)構(gòu) Ⅲ 3． 總線的時序圖 讀 過 程 寫 過 程C l o c kR / W ’啟 用 A d d r e s sA d d r e s sD a t a r e a d yD a t a31 總線結(jié)構(gòu) Ⅳ 4．直接內(nèi)存訪問（ DMA） C P U存 儲 器D M A 控 制 器設(shè) 備總 線 請 求總 線 授 權(quán)C l o c kR / W ’A d d r e s sD a t aD a t a r e a d y ’32 總線結(jié)構(gòu) Ⅴ 5．系統(tǒng)總線配置 多總線系統(tǒng) C P U高 速 設(shè) 備 存 儲 器低 速 設(shè) 備總 線橋低 速 設(shè) 備高 速 總 線 低 速 總 線33 ARM存儲數(shù)據(jù)類型 ARM處理器支持以下六種數(shù)據(jù)類型： ? 8位有符號和無符號字節(jié) 。 ? 地址類信號： A[31..0]、 nRW、 MAS[1..0]、 nOPC、nTRANS、 LOCK、 TBIT。 n M R E Q S E Q 總 線 周 期 類 型 說 明01100101N 周 期S 周 期I 周 期C 周 期非 順 序 周 期順 序 周 期內(nèi) 部 周 期協(xié) 處 理 器 寄 存 器
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