【正文】 ARM966ES, ARM968ES, ARM996HS 五級(jí)流水 ，支持 DSP指令。 具有安全特征和低成本安全存儲(chǔ)保護(hù)單元 ARM7微處理器系列 ? ARM7系列是為低功耗的 32位 RISC處理器，最適合用于對(duì)價(jià)位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。 ?支持 32位 ARM指令集和 16位 Thumb指令集。 ?支持 32位 ARM指令集和 16位 Thumb指令集。 ARM處理器系列 ARM10E微處理器系列 ?ARM10E系列微處理器的主要特點(diǎn)如下： ?支持 DSP指令集，適合于需要高速數(shù)字信號(hào)處理的場(chǎng)合。 ARM處理器系列 ARM10E微處理器系列 ?ARM10E系列微處理器主要應(yīng)用于下一代無(wú)線設(shè)備、數(shù)字消費(fèi)品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、通信和信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。 ARM處理器的先進(jìn)技術(shù) 史上最經(jīng)典的 5級(jí)流水線 早期的 MIPS、 ARM9等處理器使用這種流水線，以后的處理器也都能看到它的影子，包括 x86處理器等。 總線帶寬越寬，傳輸率越高。 ARM處理器的工作狀態(tài) 注意 ： 兩個(gè)狀態(tài)之間的切換并不影響處理器模式或寄存器內(nèi)容。從 0字節(jié)到 3字節(jié)放置第一個(gè)存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)據(jù)，從第4個(gè)字節(jié)到第 7個(gè)字節(jié)放置第二個(gè)存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)據(jù)，依次排列。 ARM處理器的工作模式 ARM處理器的工作模式 ? 特權(quán)模式 處理器模式 說(shuō)明 備注 用戶 (usr) 正常程序工作模式 不能直接切換到其它模式 系統(tǒng) (sys) 用于支持操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)等 與用戶模式類似，但具有可以直接切換到其它模式等特權(quán) 快中斷 (fiq) 支持高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理 FIQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 中斷 (irq) 用于通用中斷處理 IRQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 管理 (svc) 操作系統(tǒng)保護(hù)代碼 系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 中止 (abt) 用于支持虛擬內(nèi)存和 /或存儲(chǔ)器保護(hù) 在 ARM7TDMI沒(méi)有大用處 未定義 (und) 支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真 未定義指令異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 除用戶模式外，其它模式均為 特權(quán)模式 。 系統(tǒng)模式是特權(quán)模式，不受用戶模式的限制。 ARM處理器的寄存器組織 堆棧指針 — R13 ? R13在 ARM指令中常用作堆棧指針，但這只是一種習(xí)慣用法，用戶也可使用其他的寄存器作為堆棧指針。 ? 由于 ARM體系結(jié)構(gòu)采用了多級(jí)流水線技術(shù) ， 對(duì)于 ARM指令集而言 ， PC總是指向當(dāng)前指令的下兩條指令的地址 ，即 PC的值為當(dāng)前指令的地址值加 8個(gè)字節(jié) 。 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問(wèn)的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)器 R0(a1) R0 R1(a2) R1 R2(a3) R2 R3(a4) R3 R4(v1) R4 R5(v2) R5 R6(v3) R6 R7(v4) R7 R8(v5) R8 R8_fiq R9(SB,v6) R9 R9_fiq R10(SL,v7) R10 R10_fiq R11(FP,v8) R11 R11_fiq R12(IP) R12 R12_fiq R13(SP) R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiq R14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R14_irq R14_fiq R15(PC) R15 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無(wú) SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 一般的通用寄存器 4_fiq 4_irq 4_und 4_abt 4_svc 4 fi irq abt s c fi fi fi fi fi 寄存器 R8～ R14為 分組寄存器 。但是在 Thumb指令集中存在使用R13的指令。 LDR R0,PC ??? ??? PC PC4 PC8 正在執(zhí)行 正在譯碼 正在取指 流水線狀態(tài) 地址 程序代碼 程序計(jì)數(shù)器 R15（ PC） ARM處理器的寄存器組織 當(dāng)使用 STR或 STM指令保存 R15時(shí)，會(huì)有一個(gè)例外。計(jì)算偏移量 0 4 8 12 ARM狀態(tài) 程序計(jì)數(shù)器 R15（ PC） ? 讀 R15的限制 ARM處理器的寄存器組織 ? 寫 R15的限制 正常操作時(shí)，寫入 R15 的值被當(dāng)作一個(gè)指令地址，程序從這個(gè)地址處繼續(xù)執(zhí)行（相當(dāng)于執(zhí)行一次無(wú)條件跳轉(zhuǎn)）。匯編語(yǔ)言程序員對(duì)它們的訪問(wèn)受到限制。 ?T標(biāo)志位：該位反映處理器的運(yùn)行狀態(tài) ? ARM體系結(jié)構(gòu) v5及以上的版本的 T系列處理器，當(dāng)該位為 1時(shí)，程序運(yùn)行于 Thumb狀態(tài)，否則運(yùn)行于 ARM狀態(tài)。 ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常類型 異常類型 具體含義 復(fù)位 復(fù)位電平有效時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位異常，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位處理程序處執(zhí)行。 FIQ 快速中斷請(qǐng)求引腳有效，且 CPSR中的 F位為 0時(shí)，產(chǎn)生FIQ異常。在處理異常之前，當(dāng)前處理器的狀態(tài)必須保留，這樣當(dāng)異常處理完成之后，當(dāng)前程序可以繼續(xù)執(zhí)行。它們的內(nèi)容可被算術(shù)或邏輯運(yùn)算的結(jié)果所改變，并且可以決定某條指令是否被執(zhí)行 程序狀態(tài)寄存器的 控制位 ?狀態(tài)寄存器的低 8位（ I、 F、 T和 M[4： 0]）稱為控制位，發(fā)生異常時(shí)這些位可以被改變。 ? 同樣，每一種特權(quán)模式下都有一組 SP、 LR和 SPSR。保存 STR指令地址 +偏移量 LDR R0,[R0] 。 ? 讀 R15的限制 正常操作時(shí)，從 R15讀取的值是處理器正在取指的地址，即當(dāng)前正在執(zhí)行指令的地址加上 8個(gè)字節(jié)（兩條 ARM指令的長(zhǎng)度）。 fi i t i t 寄存器類別 寄存器在匯編中的名稱 各模式下實(shí)際訪問(wèn)的寄存器 用戶 系統(tǒng) 管理 中止 未定義 中斷 快中斷 通用寄存器和程序計(jì)數(shù)器 R0(a1) R0 R1(a2) R1 R2(a3) R2 R3(a4) R3 R4(v1) R4 R5(v2) R5 R6(v3) R6 R7(v4) R7 R8(v5) R8 R8_fiq R9(SB,v6) R9 R9_fiq R10(SL,v7) R10 R10_fiq R11(FP,v8) R11 R11_fiq R12(IP) R12 R12_fiq R13(SP) R13 R13_svc R13_abt R13_und R13_irq R13_fiq R14(LR) R14 R14_svc R14_abt R14_und R14_irq R14_fiq R15(PC) R15 狀態(tài)寄存器 CPSR CPSR SPSR 無(wú) SPSR_abt SPSR_abt SPSR_und SPSR_irq SPSR_fiq 堆棧指針寄存器 R13（ SP） 寄存器 R13常作為 堆棧指針（ SP）。它們是完全通用的寄存器，不會(huì)被體系結(jié)構(gòu)作為特殊用途，并且可用于任何使用通用寄存器的指令。 ? 在每一種運(yùn)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(shí)，將 PC的當(dāng)前值拷貝給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處理器的寄存器組織 分組寄存器 R8～ R12 ?每次所訪問(wèn)的物理寄存器與處理器當(dāng)前的運(yùn)行模式有關(guān) ?R8～ R12：每個(gè)寄存器對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的物理寄存器 ? 當(dāng)使用 fiq模式時(shí)，訪問(wèn)寄存器 R8_fiq～ R12_fiq； ? 當(dāng)使用除 fiq模式以外的其他模式時(shí)，訪問(wèn)寄存器R8_usr～ R12_usr。每種異常模式都有一些獨(dú)立的寄存器，以避免異常退出時(shí)用戶模式的狀態(tài)不可靠。 ? 特權(quán)模式中，除系統(tǒng)模式外，其他 5種模式又稱為異常模式 ? 大多數(shù)的用戶程序運(yùn)行在用戶模式下，此時(shí)，應(yīng)用程序不能夠訪問(wèn)一些受操作系統(tǒng)保護(hù)的系統(tǒng)資源，應(yīng)用程序也不能直接進(jìn)行處理器模式的切換。 ARM處理器的工作狀態(tài) 。 – APB（ Advanced Peripheral Bus）： 用于較低性能外設(shè)的簡(jiǎn)單連接，一般是接在 AHB系統(tǒng)總線上的第二級(jí)總線。 通常用 MHz表示。 ? SecurCore系列微處理器包含 SecurCore SC100、SecurCore SC1 SecurCore SC200和 SecurCore SC210四種類型，以適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。 ?支持?jǐn)?shù)據(jù) Cache和指令 Cache，具有更高的處理能力 ?主頻最高可達(dá) 400M。 ARM處理器系列 ARM9E微處理器系列 ?ARM9E系列微處理器主要應(yīng)用于下一代無(wú)線設(shè)備、數(shù)字消費(fèi)品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域。 ARM處理器系列 ARM9E微處理器系列 ?ARM9E系列微處理器的主要特點(diǎn)如下： ?支持 DSP指令集，適合于需要高速數(shù)字信號(hào)處理的場(chǎng)合。具有以下特點(diǎn)： ?5級(jí)整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高。 CortexM系列： 面向深嵌入式價(jià)格敏感的嵌入式處理器 ， 只支持 Thumb2指令集 SecurCore 系列 SecurCore SC100，SecurCore SC200 用于 Smart Card和 Secure IC的 32bit解決方案。ARMv6第一個(gè)實(shí)現(xiàn)是 2022年春推出的ARM1136J(F)STM處理器， 2022年又推出了 ARM1156T2(F)S 和 ARM1176JZ(F)S處理器。 ARM處理器的特點(diǎn) ? ARM體系結(jié)構(gòu)版本 —— V1 該版本的 ARM體系結(jié)構(gòu)，只有 26位的尋址空間， 沒(méi)有商業(yè)化 ，其特點(diǎn)為： ?基本的數(shù)據(jù)處理指令（不包括乘法）； ?字節(jié)、字和半字加載 /存儲(chǔ)指令； ?具有分支指令，包括在子程序調(diào)用中使用的分支和鏈接指令； ?在操作系統(tǒng)調(diào)用中使用的軟件中斷指令。諾依曼結(jié)構(gòu)的一種并行體系結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是 程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中 ，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器，每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編制、獨(dú)立訪問(wèn)。 – 哈佛結(jié)構(gòu)則是不同于馮 Thumb指令集為 ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比較，可節(jié)省 30％～ 40％以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備 32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)。 ? Thumb2和 TrustZone 技術(shù) 也用于 ARMv6中。 CortexR系列：面向嵌入式實(shí)時(shí)領(lǐng)域的嵌入式處理器，支持 ARM, Thumb,和 Thumb2 指令集。 TDMI的基本含義為： T：支持 16為壓縮指令集 Thumb； D：支持片上 Debug； M：內(nèi)嵌硬件乘法器（ Multiplier） I：嵌入式 ICE，支持片上斷點(diǎn)和調(diào)試點(diǎn)； ARM處理器系列 ARM9微處理器系列 ? ARM9系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的表現(xiàn)。 ARM處理器系列 ARM9微處理器系列 ?ARM9系列微處理器主要應(yīng)用于無(wú)線設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機(jī)頂盒、高端打印機(jī)、數(shù)字照相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等。 ?主頻最高可達(dá) 300M。 ?全性能的 MMU，支持眾多主流嵌入式操作系統(tǒng)。 ARM處理器系列 SecurCore微處理器系列 ? SecurCore系列微處理器主要應(yīng)用于一些對(duì)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。 總線工作速度的一個(gè)重要參數(shù)， 工作頻率越高，速度越快。 – AHB(Advanced Highperformance Bus)： 用于高性能系統(tǒng)模塊的連接，支持突發(fā)模式數(shù)據(jù)傳輸和事務(wù)分割；可以有效地連接處理器、片上和片外存儲(chǔ)器，支持流水線操作。 ? 在處理器進(jìn)行異常處理時(shí)，把 PC指針?lè)湃氘惓ＤＪ芥溄蛹拇嫫髦?，并從異常向量地址開始執(zhí)行程序，也可以使處理器切換到 ARM狀態(tài)。 ARM處理器的 I/O編址方式 七中處理器工作模式 ARM處理器的工作模式 處理器模式 說(shuō)明 備注 用戶 (usr) 正常程序執(zhí)行模式 不能直接切換到其它模式 系統(tǒng) (sys) 運(yùn)行操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù) 與用戶模式類似，但具有可以直接切換到其它模式等特權(quán) 快中斷 (fiq) 支持高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理 FIQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 中斷 (irq) 用于通用中斷處理 IRQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式 管理 (svc) 操作系統(tǒng)保護(hù)模式 系統(tǒng)復(fù)位和