這里概述的都是一些傳統(tǒng)意義上ARM處理器的一些方面，提醒自己看了之后會想起相關知識，或是對ARM有一個總體上的概念，其實都是些簡述性的總結(jié)，很多都來自網(wǎng)上資料或教學課件，貼在這里，方便以后隨時隨地的復習！
ARM微處理器包括ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、SecurCore、以及Intel的StrongARM、XScale和其它廠商基于ARM體系結(jié)構的處理器，除了具有ARM體系結(jié)構的共同特點以外，每一個系列的ARM微處理器都有各自的特點和應用領域。
一、總的來說ARM處理器的一些特點：1、采用RISC架構的ARM微處理器一般具有如下特點：支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件。Thumb指令集比通常的8位和16位CISC/RISC處理器具有更好的代碼密度；
●指令執(zhí)行采用3級流水線/5級流水線技術；
●帶有指令Cache和數(shù)據(jù)Cache，大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快。大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成。尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高。指令長度固定（在ARM狀態(tài)下是32位，在Thumb狀態(tài)下是16位）；
●支持大端格式和小端格式兩種方法存儲字數(shù)據(jù)；
●支持Byte（字節(jié)，8位）、Halfword（半字，16位）和Word（字，32位）三種數(shù)據(jù)類型。
●支持用戶、快中斷、中斷、管理、中止、系統(tǒng)和未定義等7種處理器模式，除了用戶模式外，其余的均為特權模式；
●處理器芯片上都嵌入了在線仿真ICE-RT邏輯，便于通過JTAG來仿真調(diào)試ARM體系結(jié)構芯片，可以避免使用昂貴的在線仿真器。另外，在處理器核中還可以嵌入跟蹤宏單元ETM，用于監(jiān)控內(nèi)部總線，實時跟蹤指令和數(shù)據(jù)的執(zhí)行；
●具有片上總線AMBA（Advanced Micro-controller Bus Architecture）。AMBA定義了3組總線：先進高性能總線AHB（Advanced High performance Bus）；先進系統(tǒng)總線ASB（Advanced System Bus）；先進外圍總線APB（Advanced Peripheral Bus）。通過AMBA可以方便地擴充各種處理器及I/O，可以把DSP、其他處理器和I/O（如UART、定時器和接口等）都集成在一塊芯片中；
●采用存儲器映像I/O的方式，即把I/O端口地址作為特殊的存儲器地址；
●具有協(xié)處理器接口。ARM允許接16個協(xié)處理器，如CP15用于系統(tǒng)控制，CP14用于調(diào)試控制器；
●采用了降低電源電壓，可工作在3.0V以下；減少門的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，當某個功能電路不需要時禁止門翻轉(zhuǎn)；減少門的數(shù)目，即降低芯片的集成度；降低時鐘頻率等一些措施降低功耗；
●體積小、低成本、高性能。
2、一個典型的ARM體系結(jié)構：包含有32位ALU、31個32位通用寄存器及6位狀態(tài)寄存器、32×8位乘法器、32×32位桶形移位寄存器、指令譯碼及控制邏輯、指令流水線和數(shù)據(jù)／地址寄存器等。
1）．ALU
ARM體系結(jié)構的ALU與常用的ALU邏輯結(jié)構基本相同，由兩個操作數(shù)鎖存器、加法器、邏輯功能、結(jié)果及零檢測邏輯構成。ALU的最小數(shù)據(jù)通路周期包含寄存器讀時間、移位器延遲、ALU延遲、寄存器寫建立時間、雙相時鐘間非重疊時間等幾部分。
2）．桶形移位寄存器
ARM采用了32×32位桶形移位寄存器，左移／右移n位、環(huán)移n位和算術右移n位等都可以一次完成，可以有效的減少移位的延遲時間。在桶形移位寄存器中，所有的輸入端通過交叉開關（Crossbar）與所有的輸出端相連。交叉開關采用NMOS晶體管來實現(xiàn)。
3）．高速乘法器
ARM為了提高運算速度，采用兩位乘法的方法，2位乘法可根據(jù)乘數(shù)的2位來實現(xiàn)“加－移位”運算。ARM的高速乘法器采用32×8位的結(jié)構，完成32×2位乘法也只需5個時鐘周期。
4）．浮點部件
在ARM體系結(jié)構中，浮點部件作為選件可根據(jù)需要選用，F(xiàn)PA10浮點加速器以協(xié)處理器方式與ARM相連，并通過協(xié)處理器指令的解釋來執(zhí)行。
浮點的Load/Store指令使用頻度要達到67％，故FPA10內(nèi)部也采用Load/Store結(jié)構，有8個80位浮點寄存器組，指令執(zhí)行也采用流水線結(jié)構。
5）．控制器
ARM的控制器采用硬接線的可編程邏輯陣列PLA，其輸入端有14根、輸出端有40根，分散控制Load/Store多路、乘法器、協(xié)處理器以及地址、寄存器ALU和移位器。
6）．寄存器
ARM內(nèi)含37個寄存器，包括31個通用32位寄存器和6個狀態(tài)寄存器。
3、ARM7系列微處理器：包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T、ARM7EJ幾種類型。其中，ARM7TDMI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器，主頻最高可達130MIPS，采用能夠提供0.9MIPS/MHz的三級流水線結(jié)構，內(nèi)嵌硬件乘法器（Multiplier），支持16為壓縮指令集Thumb，嵌入式ICE，支持片上Debug，支持片上斷點和調(diào)試點。指令系統(tǒng)與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，支持Windows CE、Linux、Palm OS等操作系統(tǒng)。典型產(chǎn)品如Samsung公司的S< xmlnamespace prefix ="st1" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />3C4510B。
ARM7TDMI處理器內(nèi)核：
nARM7TDMI還提供了存儲器接口、MMU接口、協(xié)處理器接口和調(diào)試接口，以及時鐘與總線等控制信號，如圖2.2.2所示。
n存儲器接口包括了32位地址A[31:0］、雙向32位數(shù)據(jù)總線D[31:0]、單向32位數(shù)據(jù)總線DIN[31:0]與DOUT[31:0]、以及存儲器訪問請求MREQ、地址順序SEQ、存儲器訪問控制MAS[1:0和數(shù)據(jù)鎖存控制BL[3:0]等控制信號。
nARM7TDMI處理器內(nèi)核也可以ARM7TDMI-S軟核（Softcore）形式向用戶提供。同時，提供多種組合選擇，例如可以省去嵌入式ICE單元等。
n2．ARM720T/ARM740T處理器內(nèi)核
nARM720T處理器內(nèi)核是在ARM7TDMI處理器內(nèi)核基礎上，增加8KB的數(shù)據(jù)與指令Cache，支持段式和頁式存儲的MMU（Memory Management Unit）、寫緩沖器及AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）接口而構成，如圖2.2.3所示。
nARM740T處理器內(nèi)核與ARM720T處理器內(nèi)核相比，結(jié)構基本相同，ARM740T處理器核沒有存儲器管理單元MMU，不支持虛擬存儲器尋址，而是用存儲器保護單元來提供基本保護和Cache的控制。合適低價格低功耗的嵌入式應用。
4、ARM9微處理器ARM9系列微處理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T幾種類型，可以在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。采用5級整數(shù)流水線，指令執(zhí)行效率更高。提供1.1MIPS/MHz的哈佛結(jié)構。支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。支持32位的高速AMBA總線接口。全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。MPU支持實時操作系統(tǒng)。
ARM920T處理器核在ARM9TDMI處理器內(nèi)核基礎上，增加了分離式的指令Cache和數(shù)據(jù)Cache，并帶有相應的存儲器管理單元I-MMU和D-MMU、寫緩沖器及AMBA接口等。
ARM9系列微處理器主要應用于無線通信設備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機頂盒、高端打印機、數(shù)字照相機和數(shù)字攝像機等。典型產(chǎn)品如Samsung公司的S3C2410A。
二、ARM體系結(jié)構的五個方面：ARM的體系結(jié)構或處理器結(jié)構主要體現(xiàn)在：ARM微處理器的寄存器結(jié)構、異常處理、存儲器結(jié)構、指令系統(tǒng)、接口等方面。
1、寄存器結(jié)構：ARM處理器共有37個寄存器，被分為若干個組（BANK），這些寄器包括：
●31個通用寄存器，包括程序計數(shù)器（PC指針），均為32位的寄存器。
●6個狀態(tài)寄存器，用以標識CPU的工作狀態(tài)及程序的運行狀態(tài)，均為32位，目前只使用了其中的一部分。
（1）處理器運行模式：ARM微處理器支持7種運行模式，分別為：
●usr（用戶模式）：ARM處理器正常程序執(zhí)行模式。
●fiq（快速中斷模式）：用于高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理
●irq（外部中斷模式）：用于通用的中斷處理
●svc（管理模式）：操作系統(tǒng)使用的保護模式
●abt (數(shù)據(jù)訪問終止模式)：當數(shù)據(jù)或指令預取終止時進入該模式，可用于虛擬存儲及存儲保護。
●sys（系統(tǒng)模式）：運行具有特權的操作系統(tǒng)任務。
●und（未定義指令中止模式）：當未定義的指令執(zhí)行時進入該模式，可用于支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真。
ARM微處理器的運行模式可以通過軟件改變，也可以通過外部中斷或異常處理改變。
大多數(shù)的應用程序運行在用戶模式下，當處理器運行在用戶模式下時，某些被保護的系統(tǒng)資源是不能被訪問的。
除用戶模式以外，其余的所有6種模式稱之為非用戶模式，或特權模式（Privileged Modes）；其中除去用戶模式和系統(tǒng)模式以外的5種又稱為異常模式（Exception Modes），常用于處理中斷或異常，以及需要訪問受
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