嵌入式系統(tǒng)-第二章-全文預(yù)覽
【正文】 結(jié)構(gòu)功能圖 內(nèi)置追蹤宏單元： ETM定義了一個物理跟蹤端口用來傳輸程序執(zhí)行流程的信息 RISC CPU 16K字節(jié)指令緩存 指令存儲器 管理單元 高級微處理器總線架構(gòu) 協(xié)處理器：系統(tǒng)控制處理器 16K字節(jié)數(shù)據(jù)緩存 數(shù)據(jù)存儲器管理單元 寫緩沖器 14 ARM920T處理器的主要特性 ? ARM9TDMI 內(nèi)核， ARM v4T 架構(gòu)（ ARM版本 4，支持Thumb ） ? 兩套指令集： ARM高性能 32位指令集、 Thumb高代碼密度 16位指令集。 ? ARM9TDMI：只有內(nèi)核。 ? 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)。 5級流水線圖 11 ? 提供 哈佛結(jié)構(gòu)： 是一種將程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結(jié)構(gòu)。 （ 2）譯碼： 對指令進(jìn)行譯碼。 Thumb指令集是 ARM指令集的一個子集，是針對代碼密度問題而提出的，它具有 16位的代碼寬度。 目前 CISC與 RISC正在逐步走向融合 ，如 Pentium Pro的內(nèi)核是基于 RISC體系結(jié)構(gòu)，而能接受 CISC指令后將其分解分類成 RISC指令以便在遇一時間內(nèi)能夠執(zhí)行多條指令。 5 （ 5） CPU： 由于 RISC CPU包含較少的單元電路，因而面積小、功耗低；而 CISC CPU包含豐富的電路單元，因而功能強(qiáng)、面積大、功耗大。而 CISC計算機(jī)的指令系統(tǒng)比較豐富，有專用指令來完成特定的功能。 4 RISC和 CISC是目前設(shè)計制造微處理器的兩種典型技術(shù)，為達(dá)到高效的目的，采用的方法不同。ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與 開發(fā)應(yīng)用 教師：電氣與信息學(xué)院 萬琴 2 第二章 基于 ARM920T核微處理器 ? 通用處理器系列 ARM ARM ARM9E和ARM10E的特點及主要應(yīng)用領(lǐng)域 ? 嵌入式 ARM920T內(nèi)核編程模型、 ARM920T的運行模式、寄存器組織及 ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲器格式 ? 三星 S3C2410X處理器結(jié)構(gòu) 3 ARM 處理器簡介 ARM（ Advanced RISC Machines）處理器是一種低功耗高性能的 32位 RISC處理器 。 RISC結(jié)構(gòu)體系有兩大主流： Silicon Graphics公司（硅谷圖形公司）的 MIPS技術(shù)； ARM公司的 Advanced RISC Machines技術(shù)。對不常用的功能，常通過組合指令來實現(xiàn)。 （ 4）中斷： RISC機(jī)器在一條指令執(zhí)行的適當(dāng)?shù)胤娇梢皂憫?yīng)中斷；而CISC機(jī)器是在一條指令執(zhí)行結(jié)束后響應(yīng)中斷的。 （ 8）應(yīng)用范圍： RISC機(jī)器更適合于嵌入式應(yīng)用；而 CISC機(jī)器則更適合于通用計算機(jī)。 ? 極低的功耗，適用于便攜產(chǎn)品 ? 能夠提供 解釋： 三級流水線結(jié)構(gòu)是 取指 譯碼 執(zhí)行 ? 對操作系統(tǒng)的廣泛支持： Windows CE、 Linux ? 指令系統(tǒng)與 ARM ARM9E、 ARM10E兼容 ? 主頻高達(dá) 130MHZ，可用于高速運算 具有低功耗的 32位 RISC處理器，主要特點： 8 ? ARM7TDMI是目前使用最廣泛的內(nèi)核： T： 支持 16位壓縮指令集 Thumb. Thumb簡介： 為兼容數(shù)據(jù)總線寬度為 16位的應(yīng)用系統(tǒng)， ARM體系結(jié)構(gòu)除了支持執(zhí)行效率很高的 32位 ARM指令集以外，同時支持 16位的Thumb指令集。 9 ? D：支持片上 Debug，實現(xiàn)實時調(diào)試 ? M：內(nèi)嵌硬件乘法器 (multiplier) 解釋： 硬件乘法器可以在單個指令周期內(nèi)完成乘法操作，是區(qū)別于通用的微處理器的重要標(biāo)志 ? I：嵌入式 ICE，支持片上斷點和調(diào)試點 10 ARM9系列微處理器 具有高性能、低功耗，主要特點： ? 5級流水線，具有分開的指令和數(shù)據(jù)存儲器，指令執(zhí)行效率更高，具體如下： （ 1）取指： 從存儲器中取出指令，并將其放入指令流水線。 （ 5）回寫： 將指令產(chǎn)生的結(jié)果回寫到寄存器，包括任何從存儲器中讀取的數(shù)據(jù)。它不是芯片與外設(shè)之間的接口，而是 ARM內(nèi)核與芯片上其他元件進(jìn)行通信的接口。 ? MPU（ Memory Protection Unit，內(nèi)存保護(hù)單元）支持實時操作系統(tǒng) ? 支持?jǐn)?shù)據(jù) Cache（高速緩沖存儲器）和指令 Cache 12 ARM 920T簡介 ARM920T是 ARM920TDMI系列中的一款通用性的微處理器，ARM920TDMI系列微處理器包含如下幾種類型的內(nèi)核。 13 ARM920T以 ARM9TDMI為內(nèi)核，增加了高速緩存和內(nèi)存管理單元（ MMU），系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 。 半字（ HalfWord），在 ARM體系結(jié)構(gòu)中，半字的長度為 16位，與8位 /16位處理器體系結(jié)構(gòu)中字的長度一致。 16 ARM微處理器的工作狀態(tài) 從編程的角度看， ARM920T微處理器的工作狀態(tài)一般有兩種： ? 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。當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位為 0時，執(zhí)行 BX指令可以使微處理器從 Thumb狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)。作為 32位的微處理器，ARM920T體系結(jié)構(gòu)所支持的最大尋址空間為 4GB（ 232字節(jié)）。如下圖所示 ： 19 處理器模式 ARM920T支持 7種運行模式，分別為： ? 用戶模式（ usr）， ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)； ? 快速中斷模式（ fiq）， 用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理； ? 外部中斷模式（ irq）， 用于通用的中斷處理； ? 管理模式（ svc）， 操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式； ? 數(shù)據(jù)訪問終止模式（ abt）， 當(dāng)數(shù)據(jù)或指令預(yù)取終止時進(jìn)入該模式，可用于虛擬存儲及存儲保護(hù)； ? 系統(tǒng)模式（ sys）， 運行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)； ? 未定義指令中止模式（ und）， 當(dāng)未定義的指令執(zhí)行時進(jìn)入該模式，可用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真。 20 寄存器組織 ARM920T共
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