【正文】 3播放器和 MPEG4播放器等。 26 ARM10E系列 ARM10E系列包括 ARM1020E、 ARM1022E和ARM1026EJS 3種類型，主要用于適應(yīng)不同的市場需求。 統(tǒng)一的數(shù)據(jù) cache和指令 cache。 MMU支持 Window CE、 Palm OS、 Symbian OS、 Linux等。 在 實時控制和三維圖像處理 時主頻可達到 215 MFLOPS。 單一的 32位 AMBA總線接口。 在典型的 ，主頻可以達到 300 MIPS的性能。 包括了 DSP指令集。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括 VoIP、 WirelessLAN、 xDSL等。 工業(yè)控制，包括馬達控制和能量控制等。 成像設(shè)備，包括打印機、數(shù)字照相機和數(shù)字攝像機等。 ARM9E系列處理器具體應(yīng)用在以下場合： 下一代的無線設(shè)備，包括視頻電話和 PDA等。 提供 、 及 。 MPU支持實時操作系統(tǒng)，包括 Vxworks。 單一的 32位 AMBA總線接口。 23 ARM9系列 ARM9系列處理器具有以下主要特點： 支持 32位 ARM指令集和 16位 Thumb指令集的 32位RISC處理器。 成像設(shè)備，包括打印機、數(shù)字照相機和數(shù)字攝像機等。 ARM9系列處理器的具體應(yīng)用于以下場合： 下一代的無線設(shè)備，包括視頻電話和 PDA等。 代碼于 ARM9系列、 ARM9E、 ARM10E兼容。 業(yè)界眾多領(lǐng)先的 IC制造商生產(chǎn)這類芯片。 EDA仿真模型。 得到廣泛的操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)支持，包括 Window CE、 Palm OS、 Symbian OS、 Linux以及業(yè)界領(lǐng)先的實時操作系統(tǒng)。 功耗很低。 21 ARM7系列 ARM7系列處理器具有以下主要特點： 成熟的大批量的 32位 RICS芯片。 數(shù)字照相機。 接入級的無線無線設(shè)備。 18 預(yù)取 （ Fetch） 譯碼 （ Decode） 執(zhí)行 （ Execute） 預(yù)取 （ Fetch） 譯碼 （ Decode） 執(zhí)行 （ Execute） 訪存 （ Memory） 寫入 （ Write） 預(yù)取 （ Fetch） 譯碼 （ Decode） 發(fā)送 （ Issue） 預(yù)取 （ Fetch） 預(yù)取 （ Fetch） 執(zhí)行 （ Execute） 訪存 （ Memory） 寫入 （ Write） 譯碼（ Decode） 發(fā)送 （ Issue） 執(zhí)行 （ Execute） 轉(zhuǎn)換 （ Snny） 訪存 （ Memory） 寫入 （ Write） ARM7 ARM9 ARM10 ARM11 19 項目 ARM7 ARM9 ARM10 ARM11 流水線 3 5 6 8 典型頻率（ MHz） 80 150 260 335 功耗（ mW/MHz） （ +cache） （ +cache） （ +cache） 性能 MIPS**/MHz 架構(gòu) 馮 ?諾伊曼 哈佛 哈佛 哈佛 20 ARM7系列 ARM7系列包括 ARM7TDMI、 ARM7TDMIS、ARM7EJS和 ARM720T 4種類型，主要用于適應(yīng)不同的市場需求。 Intel的 Xscale。 ARM10E系列。 ARM9系列。 17 ARM處理器系列 ARM處理器目前包括下面幾個系列的處理器產(chǎn)品以及其他廠商實現(xiàn)的基于 ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器。 使用字符 x表示排除某種寫功能。 表示變種的字符。 ARM指令集版本號。目前 ARM定義了一些變種。 ARM體系版本 6首先在 2022年春季發(fā)布的 ARM11處理器中使用。 SIMD功能擴展為包括音頻 /視頻處理在內(nèi)的應(yīng)用系統(tǒng)提供了優(yōu)化功能。 它適合使用電池供電的高性能的便攜式設(shè)備。 13 6. 版本 6 ARM體系版本 6是 2022年發(fā)布的。 為協(xié)處理器設(shè)計提供了更多的可選擇的指令。 增加了前導(dǎo)零計數(shù) (count leading zeros)指令，該指令可以使整數(shù)除法和中斷優(yōu)先級排隊操作更為有效。 對于 T變種的指令和非 T變種的指令使用相同的代碼生成技術(shù)。版本 4不再強制要求與以前的 26位地址空間兼容。在該模式下，使用的是用戶模式下的寄存器。 增加了 T變種，可以使處理器狀態(tài)切換到 Thumb狀態(tài)，在該狀態(tài)下指令集是 16位的 Thumb指令集。 11 4. 版本 4 與版本 3相比，版本 4增加了下列指令： 半字的讀取和寫入指令。 增加了兩種處理器模式 (數(shù)據(jù)訪問中止模式、未定義指令模式 )，使操作系統(tǒng)代碼可以方便地使用數(shù)據(jù)訪問中止異常、指令預(yù)取中止異常和未定義指令異常。 增加了 SPSR用于在程序異常中斷程序時，保存被中斷的程序的程序狀態(tài)。主要改進部分如下： 處理器的地址空間擴展到了 32位，但除了版本 3G(版本 3的一個變種 )外的其他版本是向前兼容的，支持 26位的地址空間。 本版本中地址空間是 26位，目前已經(jīng)不再使用。 對于 FIQ模式，提供了額外的兩個備份寄存器。 9 2. 版本 2 與版本 1相比，版本 2增加了下列指令： 乘法指令和乘加法指令。 供操作系統(tǒng)使用的軟件中斷指令 SWI。 基于字節(jié)、字和多字的讀取和寫入指令(Load/Store)。 1. 版本 1 2. 版本 2 3. 版本 3 4. 版本 4 5. 版本 5 6. 版本 6 8 1. 版本 1 本版本在 ARM1中實現(xiàn)，但沒有在商業(yè)產(chǎn)品中使用。 本節(jié)介紹 ARM體系結(jié)構(gòu)不同版本指令集的特點，以及各版本包含的一些變種的特點。同時，各版本中還有一些變種，這些變種定義了該版本指令集中不同的功能。 6 ARM體系結(jié)構(gòu)的版本及命名方法 ARM體系結(jié)構(gòu)共定義了 6個版本，版本號分別為 1～ 6。 Load/Store指令可以批量傳輸數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省＿@些技術(shù)包括： 在同一條數(shù)據(jù)處理指令中包含算術(shù)邏輯處理單元處理和移位處理。 采用固定長度的指令格式。 絕大多數(shù)操作都在寄存器中進行，通過 Load/Store的體系結(jié)構(gòu)在內(nèi)存和寄存器之間傳遞數(shù)據(jù)。 3 ARM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及其特點 ARM技術(shù)的 IP核在下列領(lǐng)域已經(jīng)取得或正在取得很大的成功。 ARM技術(shù)具有很高的性能和功效，因而容易被廠商接受。 ARM擁有廣泛的全球技術(shù)合作伙伴，這其中包括領(lǐng)先的半導(dǎo)體系統(tǒng)廠商、實時操作系統(tǒng) (RTOS)開發(fā)商、電子設(shè)計自動化和工具供應(yīng)商、應(yīng)用軟件公司、芯片制造商和設(shè)計中心。 1990年 11月 ARM公司在英國劍橋的一個谷倉里成立，最初只有 12人。2 第 1章 ARM概述及其基本編程模型 目前，基于 ARM技術(shù)的處理器已經(jīng)占據(jù)了 32位 RISC芯片 75%的市場份額。可以說， ARM技術(shù)幾乎無處不在。經(jīng)過 11年多的發(fā)展， ARM公司已經(jīng)擁有 700多名員工，其中 60％以上都從事研發(fā)工作。 ARM合作伙伴包括了許多世界頂級的半導(dǎo)體公司。同時，合作伙伴的增多，可獲得更多的第三方工具、制造和軟件支持，又使整個系統(tǒng)成本降低，使產(chǎn)品進入市場的時間加快，從而具有更大的競爭優(yōu)勢。 無線設(shè)備 藍牙技術(shù) 聯(lián)網(wǎng) 消費電子 汽車 海量存儲設(shè)備 成像 安全產(chǎn)品 4 將技術(shù)授權(quán)給其它芯片廠商 形成各具特色的 ARM芯片 . . . 5 ARM技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及其特點 ARM芯片具有 RISC體系的一般特點，如： 具有大量的寄存器。 尋址方式簡單。 除此之外， ARM體系采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的同時盡量減小芯片體積，減低芯片的功耗。 使用地址自動增加 (減少 )來優(yōu)化程序中循環(huán)處理。 所有指令都可以根據(jù)前面指令執(zhí)行結(jié)果，決定是否執(zhí)行，以提高指令執(zhí)行的效率。從版本 1到版本 6， ARM體系的指令集功能不斷擴大。ARM處理器系列中的各種處理器，其采用的實現(xiàn)技術(shù)各不相同，性能差別很大，應(yīng)用場合也有所不同，但是只要它們支持相同的 ARM體系版本，基于它們的應(yīng)用軟件將是兼容的。 7 ARM體系結(jié)構(gòu)的版本 ARM體系結(jié)構(gòu)的 6個版本的特點如下。它包括下列指令： 處理乘法指令之外的基本數(shù)據(jù)處理指令。 包括子程序調(diào)用指令 BL在內(nèi)的跳轉(zhuǎn)指令。 本版本中地址空間是 26位，目前已經(jīng)不再使用。 支持協(xié)處理器的指令。 SWP指令及 SWPB指令。 10 3. 版本 3 版本 3較以前的版本發(fā)生了比較大的變化。 當(dāng)前程序狀態(tài)信息從原來的 R15寄存器移到一個新的寄存器中，新寄存器名為 CPSR。 增加了指令 MRS和指令 MSR，用于訪問 CPSR寄存器和SPSR寄存器。 修改了原來的從異常中返回的指令。 讀取 (Load)帶符號的字節(jié)和半字數(shù)據(jù)的指令。 增加了處理器的特權(quán)模式。 另外，在版本 4中明確定義了哪些指令會引起未定義指令異常。 12 5. 版本 5 與版本 4相比，版本 5增加或者修改了下列指令： 提高了 T變種中 ARM/Thumb混合使用的效率。 同時，版本 5還具有以下的特點。 增加了軟件斷點指令。 更加嚴格地定義了乘法指令對條件標(biāo)志位的影響。 其主要特點是增加了 SIMD功能擴展。這些設(shè)備一方面需要處理器提供高性能，另一方面又需要功耗很低。它可以使音頻 /視頻處理性能提高 4倍。 15 ARM體系的變種 這里將某些特定功能稱為 ARM體系的某種變種(variant)，例如支持 Thumb指令集，稱為 T變種。 1. Thumb指令集 (T變種 ) 2. 長乘法指令 (M變種 ) 3. 增強型 DSP指令 (E變種 ) 4. Java加速器 Jazelle(J變種 ) 5. ARM媒體功能擴展 (SIMD變種 ) 16 ARM/Thumb體系版本的命名格式 表示 ARM/Thumb體系版本的字符串是由下面幾部分組成的： 字符串 ARMv。目前是 1～ 6的數(shù)字字符。由于在 ARM體系版本 4以后， M變種成為系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)功能，字符 M通常不需要列出來。比如， xM、 ExP。 ARM7系列。 ARM9E系列。 SecurCore系列。 Intel的 StrongARM。 ARM7系列處理器具體應(yīng)用于以下場合： 個人音頻設(shè)備 (MP3播放器、 WMA播放器、 AAC播放器 )。 噴墨打印機。 PDA。 最高主頻達到 130 MIPS。 代碼密度很高，兼容 16位的微處理器。 眾多的開發(fā)工具。 優(yōu)秀的調(diào)試機制。 提供 、 。 22 ARM9系列 ARM9系列包括 ARM920T、 ARM922T和ARM940T 3種類型，主要用于適應(yīng)不同的市場需求。 數(shù)字消費品，包括機頂盒、家庭網(wǎng)關(guān)、 MP3播放器和 MPEG4播放器等。 汽車、通信和信息系統(tǒng)。 五級整數(shù)流水線。 MMU支持 Window CE、 Palm OS、 Symbian OS、Linux等。 統(tǒng)一的數(shù)據(jù) cache和指令 cache。 24 ARM9E系列 ARM9E系列包括