第2章arm微處理器硬件結(jié)構(gòu)-展示頁
2024-10-15 15:17本頁面
【正文】 體并行工作時，可達到的最大頻率寬度為 Bm＝ Wm／ TM 。 ? 容量： Sw＝ Wlm。 R A M 空 間R O M 空 間E E P R O M 空 間24 常用的存儲器 ? 隨機存儲器（ RAM） ? 靜態(tài)隨機存儲器（ SRAM） ? 動態(tài)隨機存儲器（ DRAM） ? 只讀存儲器（ ROM）， 它在嵌入式系統(tǒng)中非常有用，因為許多代碼或數(shù)據(jù)不隨時間改變 。但是： ? 超標量處理器在執(zhí)行的過程中必須動態(tài)地檢查指令相關(guān)性 ； ? 必須將分支被執(zhí)行和分支不被執(zhí)行這兩種情況分開考慮。 所有 ARM內(nèi)核，包括流行的 ARM ARM9和 ARM11等，都是單周期指令機。 ? 可在一條數(shù)據(jù)處理指令中同時完成邏輯處理和移位處理 。 16 RISC技術(shù) Ⅱ ARM體系結(jié)構(gòu)還采用了一些特別的技術(shù)： ? 所有的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行 ，提高了指令的執(zhí)行效率 。 ? 指令格式固定 ， 指令譯碼簡化 。 ? 芯片邏輯不采用或少采用微碼技術(shù) ， 而采用硬布線邏輯 。 ? 只保留加載 /存儲指令 。 ? 進入 ARM狀態(tài)：當(dāng)操作數(shù)寄存器的狀態(tài)位 （ 位 [0]） 為 0時 ， 執(zhí)行 BX指令 。 14 ARM與 Thumb狀態(tài)轉(zhuǎn)換 在程序的執(zhí)行過程中 ， 微處理器可以隨時在兩種工作狀態(tài)之間切換 ， 并且該轉(zhuǎn)變不影響處理器的工作模式和相應(yīng)寄存器中的內(nèi)容 。 11 ARM處理器系列 ? ARM7系列 ? ARM9系列 ? ARM9E系列 ? ARM10E系列 ? SecurCore系列 ? Inter的 Xscale ? Inter的 StrongARM 12 ARM處理器結(jié)構(gòu) 從一下四個方面介紹： ? ARM和 Thumb狀態(tài) ? RISC技術(shù) ? 流水線技術(shù) ? 超標量執(zhí)行 13 ARM和 Thumb狀態(tài) V4版以后 有： ? 32位 ARM指令集 ? 16位 Thumb指令集，功能是 ARM指令集的功能子集。 10 ARM版本 Ⅵ 6． V6版架構(gòu) 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 。 9 ARM版本 Ⅴ 5． V5版架構(gòu) 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) 。 指令集中增加了以下功能： ? 符號化和非符號化半字及符號化字節(jié)的存 /取指令； ? 增加了 16位 Thumb指令集； ? 完善了軟件中斷 SWI指令的功能； ? 處理器系統(tǒng)模式引進特權(quán)方式時使用用戶寄存器操作 。 ? 增加了程序狀態(tài)保存寄存器 SPSR（ Saved Program Status Register） ； ? 增加了中止 （ Abort） 和未定義 2種處理器模式； ? 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 。 ? 尋址空間： 64MB。 6 ARM版本 Ⅱ 2． V2版架構(gòu) 該版架構(gòu)對 V1版進行了擴展 ， 例如 ARM2和 ARM3（ V2a） 架構(gòu) ， 版本 2a是版本 2的變種 ， ARM3芯片采用了版本 2a。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 。從版本 1到版本 6， ARM體系的指令集功能不斷擴大。 ARM公司本身不生產(chǎn)芯片，轉(zhuǎn)讓設(shè)計許可，由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片。1 第 2章 ARM微處理器硬件結(jié)構(gòu) 本章主要內(nèi)容： ? 計算機體系結(jié)構(gòu)分類 ? ARM版本及系列 ? ARM處理器結(jié)構(gòu) ? 存儲系統(tǒng)機制 2 計算機體系結(jié)構(gòu) Ⅰ 諾依曼結(jié)構(gòu) 存 儲 器C P UP C 數(shù) 據(jù)地 址3 計算機體系結(jié)構(gòu) Ⅱ 2. 哈佛體系結(jié)構(gòu) 數(shù) 據(jù) 存 儲 器C P UP C 數(shù) 據(jù)地 址程 序 存 儲 器地 址數(shù) 據(jù)4 ARM簡介 ARM（ Advanced RISC Machines） 系列微處理器，采用的 ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（ IP） 核都是由ARM公司提供的。 ARM32位體系結(jié)構(gòu)目前被公認為是嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)先的 32位嵌入式 RISC微處理器結(jié)構(gòu)。 5 ARM版本 Ⅰ 1． V1版架構(gòu) 該版架構(gòu)只在原型機 ARM1出現(xiàn)過 ， 沒有用于商業(yè)產(chǎn)品 。 ? 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（ 226） 。 V2版架構(gòu)與版本 V1相比 ， 增加了以下功能： ? 乘法和乘加指令； ? 支持協(xié)處理器操作指令； ? 快速中斷模式； ? SWP/SWPB的最基本存儲器與寄存器交換指令 。 7 ARM版本 Ⅲ 3． V3版架構(gòu) V3版架構(gòu)對 ARM體系結(jié)構(gòu)作了較大的改動： ? 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） 。 8 ARM版本 Ⅳ 4． V4版架構(gòu) V4版架構(gòu)在 V3版上作了進一步擴充 ， V4版架
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