【正文】 ? ? ?8. 程序狀態(tài)寄存器 ? ? ? ?I/O ? ? ? ? ? 體系結(jié)構(gòu)直接支持的數(shù)據(jù)類型 ? 體系結(jié)構(gòu)直接支持的數(shù)據(jù)類型 ARM處理器支持下列數(shù)據(jù)類型： ?字節(jié) 8位 ?半字 16位（必須分配為占用兩個(gè)字節(jié)） ?字 32為（必須分配為占用 4各字節(jié)） 1 1 1 2 3 4 2 ? 體系結(jié)構(gòu)直接支持的數(shù)據(jù)類型 注意 ： ?V4版本之后的 ARM結(jié)構(gòu)都支持這 3種結(jié)構(gòu)（包括V4版本），而以前的版本只支持字節(jié)和字； ?當(dāng)數(shù)據(jù)類型定義為無符號(hào)型時(shí)， N位數(shù)據(jù)值使用正常的二進(jìn)制格式表示范圍為 0～ 2N1的非負(fù)整數(shù)； ?當(dāng)數(shù)據(jù)類型定義為有符號(hào)型時(shí)， N位數(shù)據(jù)值使用 2的補(bǔ)碼格式表示范圍為 2N1～ +2N11的整數(shù)； 體系結(jié)構(gòu)直接支持的數(shù)據(jù)類型 ? 體系結(jié)構(gòu)直接支持的數(shù)據(jù)類型 注意 ： ?所有數(shù)據(jù)操作，例如 ADD，都以字為單位； ?裝載和保存指令可以對(duì)字節(jié)、半字和字進(jìn)行操作，當(dāng)裝載字節(jié)或半字時(shí)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)零擴(kuò)展或符號(hào)擴(kuò)展； ?ARM指令的長(zhǎng)度剛好是 1個(gè)字（分配為占用 4個(gè)字節(jié)）， Thumb指令的長(zhǎng)度剛好是半字（占用 2個(gè)字節(jié)）。對(duì)速度有嚴(yán)格要求的控制信號(hào)使用流水線，這樣使系統(tǒng)控制功能以標(biāo)準(zhǔn)的低功耗邏輯實(shí)現(xiàn)。諾依曼 ” 結(jié)構(gòu)：把代碼作為一種特殊的數(shù)據(jù)來操作，指令總線和數(shù)據(jù)總線及其存儲(chǔ)區(qū)域是統(tǒng)一的； “ 哈佛 ” 結(jié)構(gòu)：指令總線和數(shù)據(jù)總線及其存儲(chǔ)區(qū)是分開、獨(dú)立的。 數(shù)據(jù)可以是字節(jié)（ 8位）、半字（ 16位）或者字（ 32位）。諾依曼 （ Von Neumann）結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)共用一條 32位總線。 ARM7TDMI的流水線分 3級(jí)，分別為： 取指 ?譯碼 ?執(zhí)行 ARM7TDMI ? 三級(jí)流水線 正常操作過程中，在執(zhí)行一條指令的同時(shí)對(duì)下一條指令進(jìn)行譯碼，并將第三條指令從存儲(chǔ)器中取出。 ARM7TDMI ? 三級(jí)流水線 ARM7TDMI處理器使用流水線來增加處理器指令流的速度。它屬于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（ RISC），比復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（ CISC）要簡(jiǎn)單得多。ARM7TDMI的后綴意義為： 支持高密度 16位的 Thumb指令集； 支持片上調(diào)試； 支持 64位乘法； 支持 EmbededICE觀察硬件； ARM7TDMI 的可綜合（ synthesizable）版本（軟核），對(duì)應(yīng)用工程師來說其編程模型與 ARM7TDMI 一致； ARM7 T D M I S ARM7TDMI ? 簡(jiǎn)介 ARM7TDMI處理器是 ARM通用 32位微處理器家族的成員之一。 注意 ： “ ARM核 ” 并不是芯片， ARM核與其它部件如 RAM、 ROM、片內(nèi)外設(shè)組合在一起才能構(gòu)成現(xiàn)實(shí)的芯片。 第 3章 目錄 ? ? ?內(nèi)部框圖 ?數(shù)據(jù)類型 ? ? ? ?8. 程序狀態(tài)寄存器 ? ? ? ?I/O ? ? ? ? ? ARM7TDMI ? 簡(jiǎn)介 ARM7TDMI基于 ARM體系結(jié)構(gòu) V4版本，是目前低端的 ARM核 。該系列處理器主要針對(duì)新興的安全市場(chǎng)，以一種全新的安全處理器設(shè)計(jì)為智能卡和其它安全I(xiàn)C開發(fā)提供獨(dú)特的 32位系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并具有特定反偽造方法，從而有助于防止對(duì)硬件和軟件的盜版。 可以用于視頻游戲機(jī)和高性能打印機(jī)等場(chǎng)合。 ARM9系列主要應(yīng)用于引擎管理、儀器儀表、安全系統(tǒng)和機(jī)頂盒等領(lǐng)域。 ARM簡(jiǎn)介 ? ARM處理器核簡(jiǎn)介 —— ARM9 該系列包括 ARM9TDMI、 ARM920T和帶有告訴緩存處理器宏單元的 ARM940T。該系列處理器提供 Thumb 16位壓縮指令集和 EmbededICE軟件調(diào)試方式，適用于更大規(guī)模的 SoC設(shè)計(jì)中。 ARM簡(jiǎn)介 ? ARM處理器核簡(jiǎn)介 ARM公司開發(fā)了很多系列的 ARM處理器核，目前最新的系列已經(jīng)是 ARM11了，而 ARM6核以及更早的系列已經(jīng)很罕見了。 ARM簡(jiǎn)介 ? 各 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 —— V4 不在為了與以前的版本兼容而支持 26位體系結(jié)構(gòu)，并明確了哪些指令會(huì)引起未定義指令異常發(fā)生，它相對(duì) V3版本作了以下的改進(jìn)： ?半字加載 /存儲(chǔ)指令； ?字節(jié)和半字的加載和符號(hào)擴(kuò)展指令； ?具有可以轉(zhuǎn)換到 Thumb狀態(tài)的指令； ?用戶模式寄存器的新的特權(quán)處理器模式。 ARM簡(jiǎn)介 ? 各 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 —— V2 同樣為 26位尋址空間，現(xiàn)在已經(jīng)廢棄不再使用，它相對(duì) V1版本有以下改進(jìn)： ?具有乘法和乘加指令； ?支持協(xié)處理器； ?快速中斷模式中的兩個(gè)以上的分組寄存器； ?具有原子性加載 /存儲(chǔ)指令 SWP和 SWPB。為了清楚的表達(dá)每個(gè)ARM應(yīng)用實(shí)例所使用的指令集， ARM公司定義了 5種主要的 ARM指令集體系結(jié)構(gòu)版本，以版本號(hào)V1～ V5表示。只有前一個(gè)操作的結(jié)果是 EQ (如果設(shè)置了 Z 標(biāo)志 )的時(shí)候它才執(zhí)行。 ? 最后一個(gè)例子是同一個(gè)加法，更改狀態(tài)寄存器。 指令的條件執(zhí)行 ? ADD R0, R0, R1 R0+R1R0 ? ADDS R0, R0, R1 ? ADDEQS R0, R0, R1 ? 第一個(gè)例子是一個(gè)基本的加法 (把 R1 的值增加到 R0)，它不影響狀態(tài)寄存器。 ARM簡(jiǎn)介 ? ARM體系結(jié)構(gòu) ARM體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： ?每條數(shù)據(jù)處理指令都對(duì)算術(shù)邏輯單元和移位器控制，以實(shí)現(xiàn) ALU和移位器的最大利用； ?地址自動(dòng)增加和減少尋址模式，優(yōu)化程序循環(huán)； ?多寄存器裝載和存儲(chǔ)指令實(shí)現(xiàn)最大數(shù)據(jù)吞吐量 。它具有經(jīng)典 RISC的特點(diǎn)： ?大的、統(tǒng)一的寄存器文件； ?裝載 /保存結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理 操作只針對(duì)寄存器的內(nèi)容，而不直接對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行操作（ load,store)； ?簡(jiǎn)單的尋址模式 (寄存器尋址） 。它將技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和 OEM廠商，并提供服務(wù)。第 3章 ARM7體系結(jié)構(gòu) 第 3章 目錄 ? ? ?內(nèi)部框圖 ?數(shù)據(jù)類型 ? ? ? ?8. 程序狀態(tài)寄存器 ? ? ? ?I/O ? ? ? ? ? 第 3章 目錄 ? ? ?內(nèi)部框圖 ?數(shù)據(jù)類型 ? ? ? ?8. 程序狀態(tài)寄存器 ? ? ? ?I/O ? ? ? ? ? ARM簡(jiǎn)介 ? ARM公司簡(jiǎn)介 ARM是 Advanced RISC Machines的縮寫，它是一家微處理器行業(yè)的知名企業(yè)，該企業(yè)設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的 RISC （精簡(jiǎn)指令集）處理器。 公司的特點(diǎn)是只設(shè)計(jì)芯片，而不生產(chǎn)。 ARM簡(jiǎn)介 ? ARM公司簡(jiǎn)介 將技術(shù)授權(quán)給其它芯片廠商 形成各具特色的 ARM芯片 . . . ARM簡(jiǎn)介 ? ARM體系結(jié)構(gòu) ARM處理器為 RISC芯片，其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使ARM內(nèi)核非常小，這使得器件的功耗也非常低。 ?統(tǒng)一和固定長(zhǎng)度的指令域，簡(jiǎn)化了指令的譯碼。 ?所有指令的條件執(zhí)行實(shí)現(xiàn)最快速的代碼執(zhí)行。 ? 第二個(gè)例子是同一個(gè)加法，只不過它導(dǎo)致更改狀態(tài)寄存器。不同在于它是一個(gè)有條件的指令。 ARM簡(jiǎn)介 ? 各 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 ARM體系結(jié)構(gòu)從最初開發(fā)到現(xiàn)在有了巨大的改進(jìn)，并仍在完善和發(fā)展。 ARM簡(jiǎn)介 ? 各 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。 ARM簡(jiǎn)介 ? 各 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 —— V3 尋址范圍擴(kuò)展到 32位（事實(shí)上也基本廢棄），具有獨(dú)立的程序： ?具有乘法和乘加指令； ?支持協(xié)處理器； ?快速中斷模式中具有的兩個(gè)以上的分組寄存器； ?具有原子性加載 /存儲(chǔ)指令 SWP和 SWPB。 ARM簡(jiǎn)介 ? 各 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 —— V5 在 V4版本的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)在指令的定義進(jìn)行了必要的修正，對(duì) V4版本的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了擴(kuò)展并并增加了指令，具體如下： ?改進(jìn)了 ARM/Thumb狀態(tài)之間的切換效率； ?允許非 T變量和 T變量一樣，使用相同的代碼生成技術(shù)； ?增加計(jì)數(shù)前導(dǎo)零指令和軟件斷點(diǎn)指令； ?對(duì)乘法指令如何設(shè)臵標(biāo)志作了嚴(yán)格的定義。目前應(yīng)用比較廣泛的系列是： ARM7 ARM9 ARM9E ARM10 SecurCore Xscale ARM簡(jiǎn)介 ? ARM處理器核簡(jiǎn)介 —— ARM7 該系列包括 ARM7TDMI、 ARM7TDMIS、帶有高速緩存處理器宏單元的 ARM720T和擴(kuò)充了Jazelle的 ARM7EJS。 ARM7系列廣泛應(yīng)用于多媒體和嵌入式設(shè)備，包括 Inter設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備，以及移動(dòng)電話、 PDA等無線設(shè)備。除了兼容ARM7系列，而且能夠更加靈活的設(shè)計(jì)。 ARM簡(jiǎn)介 ? ARM處理器核簡(jiǎn)介 —— ARM10 該系列包括 ARM1020E和 ARM1020E處理器核，其核心在于使用向量浮點(diǎn)（ VFP）單元 VFP10提供高性能的浮點(diǎn)解決方案，從而極大提高了處理器的整型和浮點(diǎn)運(yùn)算性能。 ARM簡(jiǎn)介 ? ARM處理器核簡(jiǎn)介 —— SecurCore 該系列涵蓋了 SC100、 SC1 SC200和 SC210處理核。 ARM簡(jiǎn)介 ? ARM處理器核簡(jiǎn)介 —— Xscale Intel Xscale微控制器則提供全性能、高性價(jià)比、低功耗的解決方案，支持 16位 Thumb指令并集成數(shù)字信號(hào)處理（ DSP）指令。具有廣泛的應(yīng)用，其最顯著的應(yīng)用為數(shù)字移動(dòng)電話。 ARM7TDMI ? 簡(jiǎn)介 ARM7TDMI支持 32位尋址范圍，并彌補(bǔ)了ARM6不能在低于 5V電源電壓下工作的不足。它具有優(yōu)異的性能，但功耗卻很低，使用門的數(shù)量也很少。這樣的簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)了： ?高的指令吞吐量； ?出色的實(shí)時(shí)中斷響應(yīng)； ?小的、高性價(jià)比的處理器宏單元。這樣可使幾個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，并使處理和存儲(chǔ)器系統(tǒng)連續(xù)操作，能提供 指令執(zhí)行速度。這三條指令之間的位臵關(guān)系如下表所示： 流水線上各指令的地址 流水線工位 描述 ARM指令集 Thumb指令集 PC PC 取指 指令從存儲(chǔ)器中取出 PC4 PC2 譯碼 對(duì)指令使用的寄存器進(jìn)行譯碼 PC8 PC4 執(zhí)行 從寄存器組中讀出寄存器