嵌入式arm結(jié)構(gòu)修正版第二章-wenkub
2023-02-11 23:40:47 本頁面
【正文】 ARM片上總線 AMBA ? ARM的調(diào)試結(jié)構(gòu) ? ARM核綜述 ? 基于 ARM核的芯片選擇 ARM體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史和技術(shù)特征 ARM發(fā)展的歷程 ARM體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)特征 最近 10多年來 ARM技術(shù)的突出成果表現(xiàn)在： 使用 “ Thumb”的新型壓縮指令格式 ， 使得應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)可降低系統(tǒng)成本和功耗； ARM ARM StrongARM和 ARM11等系列處理器的開發(fā) ，顯著地提高了 ARM的性能 ， 使得 ARM技術(shù)在面向高端數(shù)字音 、視頻處理等多媒體產(chǎn)品的應(yīng)用中更加廣泛； 更好的軟件開發(fā)和調(diào)試環(huán)境 ， 加快用戶產(chǎn)品開發(fā)； 更為廣泛的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟使得基于 ARM的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊； 嵌入在復(fù)雜 SoC中、基于 ARM核的調(diào)試系統(tǒng)代表著當(dāng)今片上調(diào)試技術(shù)的前沿。 ARM發(fā)展的歷程 第一片 ARM處理器是 1983年 10月到 1985年4月間在位于英國劍橋的 Acorn Computer公司開發(fā) 。 1995年 StrongARM 問世 。 ARM技術(shù)還將不斷發(fā)展。 ARM發(fā)展的歷程 ARM的體系結(jié)構(gòu)采用了若干 Berkeley RISC處理器設(shè)計中的特征 ?Load/store體系結(jié)構(gòu) ?固定的 32位指令 ?地址指令格式 也放棄了其它若干 Berkeley RISC特征 ?寄存器窗口 ?延遲轉(zhuǎn)移 ?所有的指令單周期執(zhí)行 ARM體系結(jié)構(gòu)的技術(shù)特征 ARM體系結(jié)構(gòu)的基本版本 ARM體系結(jié)構(gòu)的演變 ARM體系結(jié)構(gòu)的命名規(guī)則 ARM體系結(jié)構(gòu)不同版本的發(fā)展概述 版本 1，本版本包括下列指令： 乘法指令之外的基本數(shù)據(jù)處理指令； 基于字節(jié) ， 字和多字的存儲器訪問操作指令 （ Load/Store） ； 子程序調(diào)用指令 BL在內(nèi)的跳轉(zhuǎn)指令； 完成系統(tǒng)調(diào)用的軟件中斷指令 SWI。 ARM體系結(jié)構(gòu)的基本版本 版本 4。在該模式下，使用的是用戶模式下的寄存器。 新架構(gòu) v6在降低耗電量的同時還強化了圖形處理性能 。 ARM體系結(jié)構(gòu)的基本版本 ARM體系結(jié)構(gòu)總結(jié) 核 體系結(jié)構(gòu) ARM1 V1 ARM2 V2 ARM2aS， ARM3 V2a ARM6， ARM600， ARM610 V3 ARM7， ARM700， ARM710 V3 ARM7TDMI， ARM710T， ARM720T ARM740T V4T Strong ARM， ARM8， ARM810 V4 ARM9TDMI， ARM920T， ARM940T V4T ARM9ES V5TE ARM10TDMI， ARM1020E V5TE ARM11， ARM1156T2S， ARM1156T2FS， ARM1176JZS，ARM11JZFS V6 ARM體系結(jié)構(gòu)的基本版本 1） Thumb指令集（ T變種） Thumb指令集是把 32位的 ARM指令集的一個子集重新編碼后而形成的一個特殊的 16位的指令集 2）長乘指令（ M變種） 長乘指令是一種生成 64位相乘結(jié)果的乘法指令（此指令為 ARM指令）， M變種增加了兩條長乘指令 ARM體系結(jié)構(gòu)的演變 3）增強型 DSP指令（ E變種） E變種的 ARM體系增加了一些增強處理器對典型的 DSP算法處理能力的附加指令。 ARM指令集版本號后為表示所含變種的字符 。而為了解決代碼長度的問題， ARM體系結(jié)構(gòu)又增加了Ｔ變種，開發(fā)了一種新的指令體系，這就是Thumb指令集，它是 ARM技術(shù)的一大特色。 Thumb的技術(shù)概述 在性能和代碼大小之間取得平衡，在需要較低的存儲代碼時采用 Thumb指令系統(tǒng)，但有比純粹的 16位系統(tǒng)有較高的實現(xiàn)性能，因為實際執(zhí)行的是 32位指令，用 Thumb指令編寫最小代碼量的程序，卻取得以 ARM代碼執(zhí)行的最好性能 Thumb技術(shù)的特點 與 ARM指令集相比 ． Thumb指令集具有以下局限 完成相同的操作 ， Thumb指令通常需要更多的指令 ， 因此在對系統(tǒng)運行時間要求苛刻的應(yīng)用場合 ARM指令集更為適合； Thumb指令集沒有包含進(jìn)行異常處理時需要的一些指令，因此在異常中斷時，還是需要使用 ARM指令，這種限制決定了 Thumb指令需要和 ARM指令配合使用。 ARM和 Thumb之間狀態(tài)的切換不影響處理器的模式或寄存器的內(nèi)容 。 如果處理器在 Thumb狀態(tài)進(jìn)入異常 ， 則當(dāng)異常處理 （ IRQ， FIQ，Undef， Abort和 SWI） 返回時 ， 自動切換到Thumb狀態(tài) 。 特權(quán)模式中除系統(tǒng)模式以外的 5種模式又稱為異常模式，即 ： FIQ（ Fast Interrupt Request） IRQ（ Interrupt ReQuest） SVC（ Supervisor） 中止 （ Abort） 未定義（ Undefined） ARM處理器工作模式 一 一 一 ARM寄存器組成 ARM處理器總共有 37個寄存器，可以分為以下兩類寄存器 ： 1） 31個通用寄存器 ： ? R0～ R15； ? R13_svc、 R14_svc； ? R13_abt、 R14_abt； ? R13_und、 R14_und； ? R13_irq、 R14_irq； ? R8_frqR14_frq。它們是真正并且在每種狀態(tài)下都統(tǒng)一的通用寄存器。 分組寄存器 R1 R14 ? 寄存器 R13通常用做堆棧指針 SP 。 ARM處理器采用多級流水線技術(shù)，因此保存在R15的程序地址并不是當(dāng)前指令的地址 。 在每種異常模式下都有一個對應(yīng)的物理寄存器 —— 程序狀態(tài)保存寄存器 SPSR。 設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)寄存器 CPSR中的相應(yīng)位 將引起異常指令的下一條指令的地址保存到新的異常工作模式的 R14 。 ARM的異常中斷響應(yīng)過程 從異常中斷處理程序中返回時，需要執(zhí)行 以下四個基本操作 ： 所有修改過的用戶寄存器必須從處理程序的保護(hù)堆棧中恢復(fù) （ 即出棧 ） 。 從異常中斷處理
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