嵌入式arm結(jié)構(gòu)修正版第二章(文件)
【正文】 程序中返回 中斷向量表中指定了各異常中斷與其處理程序的對(duì)應(yīng)關(guān)系 。 異常中斷的優(yōu)先級(jí) 一 ARM的組織 一 ARM的組織 ARM典型流水線(xiàn)技術(shù)簡(jiǎn)介 1） ARM的 3級(jí)流水線(xiàn)介紹 到 ARM7為止的 ARM處理器使用的簡(jiǎn)單 3級(jí)流水線(xiàn)分別為 ： 取指級(jí) ； 譯碼級(jí) ； 執(zhí)行級(jí) ； ARM的組織 2） ARM 3級(jí)流水線(xiàn)下 PC的行為 在 3級(jí)流水線(xiàn)的執(zhí)行過(guò)程中，當(dāng)通過(guò) R15寄存器直接訪(fǎng)問(wèn) PC時(shí)，必須考慮到此時(shí)流水線(xiàn)的執(zhí)行過(guò)程的真實(shí)情況 三級(jí)流水線(xiàn)的 PC行為 三級(jí)流水線(xiàn) ARM的組織 使用 5級(jí)流水線(xiàn)的 ARM處理器包含下面 5個(gè)流水線(xiàn)級(jí) ： 取指 譯碼 執(zhí)行 緩沖 \數(shù)據(jù) 回寫(xiě) 五級(jí)流水線(xiàn) ARM的組織 一 多級(jí)存儲(chǔ)器使它包括一個(gè)容量小但速度快的從存儲(chǔ)器和一個(gè)容量大但速度慢的主存儲(chǔ)器 ， 根據(jù)典型程序的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì) ， 這個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的外部行為在絕大部分時(shí)間象一個(gè)即大又快的存儲(chǔ)器 。 16位有符號(hào)和無(wú)符號(hào)半字 ， 它們以?xún)勺止?jié)的邊界定位 。 簡(jiǎn)單的 ARM核提供板級(jí)協(xié)處理器接口 ， 因此協(xié)處理器可以作為一個(gè)獨(dú)立的元件接入 。 ARM協(xié)處理器 先進(jìn)的微控制器總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu) AMBA是 ARM公司公布的總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn) AHB（ Advanced Highperformance Bus） ： 用于連接高性能系統(tǒng)模塊 。 ARM片上總線(xiàn) AMBA 嵌入式調(diào)試 調(diào)試處理器核 ARM調(diào)試硬件 EmbeddedICE ARM的調(diào)試結(jié)構(gòu) 在高性能的 32位嵌入式 SoC設(shè)計(jì)中，幾乎都是以 ARM作為處理器核。 ARM7： 32位 ARM體系結(jié)構(gòu) 4T版本； T： “Thumb”16位壓縮指令集； D： 支持片上 Debug（ 調(diào)試 ） ， 使處理器能夠停止以響應(yīng)調(diào)試請(qǐng)求； M： 增強(qiáng)型 Multiplier， 與前代相比具有較高的性能且產(chǎn)生 64位的結(jié)果； I： “EmbeddedICE”硬件以支持片上斷點(diǎn)和觀察點(diǎn)。各接口信號(hào)包括接口信號(hào)和接口控制信號(hào) ARM7TDMI核的外圍硬件接口信號(hào)圖 ARM7系列核介紹 3）綜合的 ARM7TDMIARM7TDMI－ S ARM7TDMI－ S是 ARM7TDMI的一個(gè)可綜合的版本，它是以高級(jí)語(yǔ)言描述的 “ 軟 ” IP核，可以根據(jù)用戶(hù)選擇的目標(biāo)工藝的單元庫(kù)來(lái)進(jìn)行邏輯綜合和物理實(shí)現(xiàn)，它比 “ 硬 ” 的 IP核更易于轉(zhuǎn)移到新的工藝技術(shù)上實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)高性能時(shí)，具有簡(jiǎn)單存儲(chǔ)器系統(tǒng)單純的ARM7TDMI已不能滿(mǎn)足，系統(tǒng)的復(fù)雜程度必然要增加。 ARM9TDMI的性能在相同工藝條件下近似達(dá)到 ARM7TDMI兩倍 1） ARM9TDMI技術(shù)特點(diǎn) 支持 Thumb指令集； 含有 EmbeddedICE模塊支持片上調(diào)試； 通過(guò)采用 5級(jí)流水線(xiàn)以增加最高時(shí)鐘速率； 分開(kāi)的指令與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器端口以改善 CPI， 提高處理器性能。 ARM9TDMI與 StrongARM核 的 主 要 區(qū) 別 在 于StrongARM有一個(gè)與寄存器讀出級(jí)并行操作的專(zhuān)用的轉(zhuǎn)移加法器進(jìn)行轉(zhuǎn)移地址計(jì)算 ， 而 ARM9TDMI使用數(shù)據(jù)路徑中的 ALU來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址 。 ARM10系列核 1995年， ARM、 Apple、 DEC公司聯(lián)合聲明將開(kāi)發(fā)一種應(yīng)用于 PDA的高性能、低功耗、基于 ARM體系結(jié)構(gòu)的 StrongARM微處理器。對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理性能要求很高的應(yīng)用來(lái)說(shuō) ，StrongARM的高速乘法器有很大的潛力 。 指令譯碼及寄存器讀；轉(zhuǎn)移目標(biāo)計(jì)算及執(zhí)行 。 StrongARM和 XScale系列核 StrongARM處理器流水線(xiàn)的特點(diǎn) 要在一個(gè)周期內(nèi)完成寄存器控制的移位和基址加變址尋址存儲(chǔ)操作 ， 寄存器需要有三個(gè)讀端口 。 StrongARM和 XScale系列核 Intel XScale 系列處理器核是基于ARMv5TE體系結(jié)構(gòu)的 ， 它提供了從手持互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品全面解決方案 ， 支持 16位 Thumb指令和 DSP擴(kuò)充 。 可集成用戶(hù)自己的安全特性和其他協(xié)處理器。 Amdahl定律定義了加速比： 加速比＝采用改進(jìn)措施后性能／未采用改進(jìn)措施前 ＝未采用改進(jìn)措施前執(zhí)行某任務(wù)時(shí)間／采用改進(jìn)措施后執(zhí)行某任務(wù)的時(shí)間 n個(gè)處理器加速因子 S=n/[1+(n1)f]:f為非平行百分比， n越大， S不能超過(guò) 1/f 設(shè)系統(tǒng)中某部件改進(jìn)后運(yùn)行速度提高了10倍，而該部件原運(yùn)行時(shí)間占整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的 40％，那么，采用改進(jìn)措施后會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能提高多少？ 解： Fe ＝ 40％＝ ， Se＝ 10 根據(jù) Amdahl定律 Sn＝ 1/(1 Fe+ Fe/Se)=1/(+)= 即，采用改進(jìn)措施后，整個(gè)系統(tǒng)的速度提高了 演講完畢，謝謝觀看！ 。 描述：系統(tǒng)優(yōu)化某部件所獲得的系統(tǒng)性能的改善程度，取決于該部件被使用的頻率，或所占總執(zhí)行時(shí)間的比例。 帶有靈活的保護(hù)單元 ， 以確保操作系統(tǒng)和應(yīng)用 數(shù)據(jù)的安全 。 執(zhí)行級(jí)的地址增值器支持多裝入 （ load） /存儲(chǔ) （ store） 指令 。 數(shù)據(jù) Cache訪(fǎng)問(wèn) 結(jié)果寫(xiě)回到寄存器文件 寄存器前推通路將中間結(jié)果傳給下一條指令 ，以避免讀后寫(xiě)冒險(xiǎn)引起的寄存器互鎖停頓 。（沒(méi)有實(shí)現(xiàn)器件內(nèi)部電路測(cè)試的 JTAG“intest”指令）。 StrongARM的乘法部件很有特色 。 ARM1020E/ARM10200是基于ARM10TDMI核設(shè)計(jì)的高性能 CPU核。 ARM9TDMI與 StrongARM核的主要區(qū)別在于 StrongARM有一個(gè)與寄存器讀出級(jí)并行操作的專(zhuān)用的轉(zhuǎn)移加法器進(jìn)行轉(zhuǎn)移地址計(jì)算 ， 而 ARM9TDMI使用數(shù)據(jù)路徑中的ALU來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)移目標(biāo)地址 。 ARM7系列核介紹 ARM8核是從 1993年到 1996年開(kāi)發(fā)的，并開(kāi)發(fā)了具有片上 Cache及存儲(chǔ)器管理單元高性能 ARM CPU芯片以滿(mǎn)足比 ARM7的 3級(jí)流水線(xiàn)更高性能的ARM核的需求。同時(shí) ARM7TDMI－ S在綜合過(guò)程中存在支持關(guān)于處理器核功能的選項(xiàng)，這些選項(xiàng)會(huì)導(dǎo)致綜合出處理器核較小而且的功能有所下降。 廣泛的 ARM 和第三方支持，并與 ARM9 Thum
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