【正文】 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體系結構的演變 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。而為了解決代碼長度的問題， ARM體系結構又增加了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技術的一大特色。 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容 。 特權模式中除系統(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。 分組寄存器 R1 R14 ? 寄存器 R13通常用做堆棧指針 SP 。 在每種異常模式下都有一個對應的物理寄存器 —— 程序狀態(tài)保存寄存器 SPSR。 ARM的異常中斷響應過程 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堆棧中恢復 （ 即出棧 ） 。 異常中斷的優(yōu)先級 一 ARM的組織 一 ARM的組織 ARM典型流水線技術簡介 1） ARM的 3級流水線介紹 到 ARM7為止的 ARM處理器使用的簡單 3級流水線分別為 ： 取指級 ； 譯碼級 ； 執(zhí)行級 ； ARM的組織 2） ARM 3級流水線下 PC的行為 在 3級流水線的執(zhí)行過程中，當通過 R15寄存器直接訪問 PC時，必須考慮到此時流水線的執(zhí)行過程的真實情況 三級流水線的 PC行為 三級流水線 ARM的組織 使用 5級流水線的 ARM處理器包含下面 5個流水線級 ： 取指 譯碼 執(zhí)行 緩沖 \數(shù)據(jù) 回寫 五級流水線 ARM的組織 一 多級存儲器使它包括一個容量小但速度快的從存儲器和一個容量大但速度慢的主存儲器 ， 根據(jù)典型程序的實驗統(tǒng)計 ， 這個存儲器系統(tǒng)的外部行為在絕大部分時間象一個即大又快的存儲器 。 簡單的 ARM核提供板級協(xié)處理器接口 ， 因此協(xié)處理器可以作為一個獨立的元件接入 。 ARM片上總線 AMBA 嵌入式調試 調試處理器核 ARM調試硬件 EmbeddedICE ARM的調試結構 在高性能的 32位嵌入式 SoC設計中，幾乎都是以 ARM作為處理器核。各接口信號包括接口信號和接口控制信號 ARM7TDMI核的外圍硬件接口信號圖 ARM7系列核介紹 3）綜合的 ARM7TDMIARM7TDMI－ S ARM7TDMI－ S是 ARM7TDMI的一個可綜合的版本，它是以高級語言描述的 “ 軟 ” IP核，可以根據(jù)用戶選擇的目標工藝的單元庫來進行邏輯綜合和物理實現(xiàn)，它比 “ 硬 ” 的 IP核更易于轉移到新的工藝技術上實現(xiàn)。 ARM9TDMI的性能在相同工藝條件下近似達到 ARM7TDMI兩倍 1） ARM9TDMI技術特點 支持 Thumb指令集； 含有 EmbeddedICE模塊支持片上調試； 通過采用 5級流水線以增加最高時鐘速率； 分開的指令與數(shù)據(jù)存儲器端口以改善 CPI， 提高處理器性能。 ARM10系列核 1995年， ARM、 Apple、 DEC公司聯(lián)合聲明將開發(fā)一種應用于 PDA的高性能、低功耗、基于 ARM體系結構的 StrongARM微處理器。 指令譯碼及寄存器讀；轉移目標計算及執(zhí)行 。 StrongARM和 XScale系列核 Intel XScale 系列處理器核是基于ARMv5TE體系結構的 ， 它提供了從手持互聯(lián)網設備到互聯(lián)網基礎設施產品全面解決方案 ， 支持 16位 Thumb指令和 DSP擴充 。 Amdahl定律定義了加速比： 加速比＝采用改進措施后性能／未采用改進措施前 ＝未采用改進措施前執(zhí)行某任務時間／采用改進措施后執(zhí)行某任務的時間 n個處理器加速因子 S=n/[1+(n1)f]:f為非平行百分比， n越大， S不能超過 1/f 設系統(tǒng)中某部件改進后運行速度提高了10倍，而該部件原運行時間占整個系統(tǒng)運行時間的 40％，那么，采用改進措施后會對整個系統(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，采用改進措施后，整個系統(tǒng)的速度提高了 演講完畢，謝謝觀看！ 。 帶有靈活的保護單元 ， 以確保操作系統(tǒng)和應用 數(shù)據(jù)的安全 。 數(shù)據(jù) Cache訪問 結果寫回到寄存器文件 寄存器前推通路將中間結果傳給下一條指令 ，以避免讀后寫冒險引起的寄存器互鎖停頓 。 StrongARM的乘法部件很有特色 。 ARM9TDMI與 StrongARM核的主要區(qū)別在于 StrongARM有一個與寄存器讀出級并行操作的專用的轉移加法器進行轉移地址計算 ， 而 ARM9TDMI使用數(shù)據(jù)路徑中的ALU來計算轉移目標地址 。同時 ARM7TDMI－ S在綜合過程中存在支持關于處理器核功能的選項，這些選項會導致綜合出處理器核較小而且的功能有所下降。 ARM處理器核作為基本處理單元，根據(jù)發(fā)展需求還集成了與處理器核密切相關的功能模塊，如 Cache存儲器和存儲器管理 MMU硬件，這些基于微處理器核并集成這些 IP核的標準配置的 ARM核都具有基本 “ CPU”的配置，這些內核稱為 CPU核。 ARM也開發(fā)了浮點協(xié)處理器 ， 也可以支持其它的片上協(xié)處理器 。 本節(jié)首先對 ARM