【正文】 tection Unit。 – ARM7TDMIS：軟件與 ARM7TDMI完全兼容，硬件預(yù)留功能擴(kuò)展口。 ARM的版本及系列 ARM處理器 ARM7TDMI系列 ARM7 T D M I S ARM7TDMI的可綜合（ synthesizable）版本（軟核），對應(yīng)用工程師來說其編程模型與 ARM7TDMI一致； 嵌入式 EmbeddedICE，支持片上斷點和調(diào)試點； 支持 64位乘法； 支持片上調(diào)試 Debug； 支持高密度 16位的壓縮Thumb指令集 ? ARM7的產(chǎn)品線。 ARM的版本及系列 ARM處理器 ARM7系列 主要應(yīng)用于：工業(yè)控制、 Inter設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動電話等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。 ? 具有嵌入式 ICERT邏輯，調(diào)試開發(fā)方便。諾依曼體系結(jié)構(gòu) 。 ? 每個系列提供一套相對獨特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。 ARM的版本及系列 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 VI ARM的版本及系列 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 ? ARM I ? ARM II ? ARM III ? ARM IV ? ARM V ? ARM VI ? 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。 ? 通過追加有效進(jìn)行多媒體處理的 SIMD（ Single Instruction， Multiple Data，單指令多數(shù)據(jù)）功能，將語音及圖像的處理功能提高到原型機(jī)的 4倍。 ARM的版本及系列 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 V ? V6版架構(gòu)是 2022年發(fā)布的，首先在 2022年春季發(fā)布的 ARM11處理器中使用。 進(jìn)入 Thumb狀態(tài) ：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)態(tài)位為 1 進(jìn)入 ARM狀態(tài) ：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)態(tài)位為0 ? V5版架構(gòu)是在 V4版基礎(chǔ)上 增加了一些新的指令 ， ARM10和 Xscale都采用該版架構(gòu)。 ARM7TDMI(S)指令系統(tǒng) ? ARM指令集與 Thumb指令集的關(guān)系 Thumb指令集具有靈活、小巧的特點 ARM指令集支持ARM核所有的特性，具有高效、快速的特點 ARM和 Thumb狀態(tài)切換 ? 所有的 ARM指令都是可以有條件執(zhí)行的，而 Thumb指令僅有一條指令具備條件執(zhí)行功能。 ARM指令集效率高 ， 但是代碼密度低 。 ARM的版本及系列 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 IV ARM和 Thumb指令 ? 簡介 ARM處理器是基于精簡指令集計算機(jī) (RISC)原理設(shè)計的 ， 指令集和相關(guān)譯碼機(jī)制較為簡單 。 ? V4不再強(qiáng)制要求與 26位地址空間兼容，而且明確了哪些指令會引起未定義指令異常。 ARM的版本及系列 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 III ? 尋址空間增至 32位（ 4GB） ? 當(dāng)前程序狀態(tài)信息從原來的 R15寄存器移到當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器 CPSR中（ Current Program Status Register）； ? 增加程序狀態(tài)保存寄存器 SPSR（ Saved Program Status Register）； ? 增加了兩種異常模式，使操作系統(tǒng)代碼可方便地使用數(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 MRS/MSR指令，以訪問新增的 CPSR/SPSR寄存器； ? 增加了從異常處理返回的指令功能。版本 3G是不與版本 2a向前兼容的版本 3， 版本 3M引入了有符號和無符號數(shù)乘法和乘加指令 ，這些指令產(chǎn)生全部 64位結(jié)果。 它作為 IP核、獨立的處理器、具有片上高速緩存、MMU和寫緩沖的集成 CPU。同樣為 26位尋址空間，現(xiàn)已廢棄不再使用。包含了 對 32位乘法指令和協(xié)處理器指令的支持 。 ? 其基本性能有： – 基本的數(shù)據(jù)處理指令（無乘法）； – 基于字節(jié)、半字和字的 Load/Store指令； – 轉(zhuǎn)移指令，包括子程序調(diào)用及鏈接指令； – 供操作系統(tǒng)使用的軟件中斷指令 SWI； – 尋址空間： 64MB。 ARM的版本及系列 ARM體系結(jié)構(gòu)版本 為了清楚地表達(dá)每個 ARM應(yīng)用實例所使用的指令集， ARM公司定義了 6種主要的 ARM指令集體系結(jié)構(gòu)版本，以版本號 V1~V6表示。諾依曼體系結(jié)構(gòu)的特點 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類 ARM7——馮 諾依曼體系結(jié)構(gòu)模型 指令寄存器 控制器 數(shù)據(jù)通道 輸入 輸出 中央處理器 存儲器 程序 指令 0 指令 1 指令 2 指令 3 指令 4 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 0 數(shù)據(jù) 1 數(shù)據(jù) 2 計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類 1）取指令（ Instruction Fetch)： TF 2）指令譯碼（ Instruction Decode）： TD 3）執(zhí)行指令（ Instruction Execute）： TE 4）存儲（ Storage）： TS 馮 典型的高性能 RISC處理器 ? MIPS公司的 SGI:MIPS(1986) ? SUN公司的 SPARC(1987) ? HP公司的 PARISC, ? IBM, Motorola公司的 PowerPC ? DEC、 Compac公司的 Alpha AXP ? IBM的 RS6000(1990)第一臺 Superscalar RISC機(jī) CISC與 RISC的對比 類別 CISC RISC 指令系統(tǒng) 指令數(shù)量很多 較少，通常少于 100 執(zhí)行時間 有些指令執(zhí)行時間很長，如整塊的存儲器內(nèi)容拷貝；或?qū)⒍鄠€寄存器的內(nèi)容拷貝到存貯器 沒有較長執(zhí)行時間的指令 編碼長度 編碼長度可變， 115字節(jié) 編碼長度固定，通常為 4個字節(jié) 尋址方式 尋址方式多樣 簡單尋址 操作 可以對存儲器和寄存器進(jìn)行算術(shù)和邏輯操作 只能對寄存器進(jìn)行算術(shù)和邏輯操作， Load/Store體系結(jié)構(gòu) 編譯 難以用優(yōu)化編譯器生成高效的目標(biāo)代碼程序 采用優(yōu)化編譯技術(shù)，生成高效的目標(biāo)代碼程序 馮 ARM Partnership Model CISC： 復(fù)雜指令集計算機(jī)（ Complex Instruction Set Computer） ?具有大量的指令和尋址方式 ?8/2原則： 80%的程序只使用 20%的指令 ?大多數(shù)程序只使用少量的指令就能夠運行。 什么是 ARM 有多個版本，除了一些 Unix圖形工作站之外，大多數(shù) ARM核心的處理器都是用在嵌入式領(lǐng)域。 公司的特點是只設(shè)計芯片，不生產(chǎn)芯片。 本章要求： 第 2章 ARM微處理器硬件結(jié)構(gòu) 什么是 ARM ARM是 Advanced RISC Machine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)計大量高性能、廉價、耗能低的 RISC處理器。 ? 了解 ARM處理器結(jié)構(gòu)。 ? 了解 RISC技術(shù)。第 2章 ARM微處理器硬件結(jié)構(gòu) 嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu) ? 按體系結(jié)構(gòu)的不同可分為五大類 – ARM – POWER PC – MIPS – X86 – SH系列 E M B E D D E D M I C R O P R O C E S S O R U N I T( E M P U )M I P S R I S CS H / H P R I S CA R M R I S C X 8 6P O W E R P CARMxARMxxStrongARMXScaleARM7ARM9ARM9EARM10EARM1132 Bit64 BitM4K4KxPro24K5Kx20KcSH1SH2SH3SH4SH5186/386/486MotorolaIBM603ee300e500PPC40