ARM学习笔记(一)

嵌入式设备

嵌入式系统

CPU相关概念

1.计算机指令系统定义了软件和硬件之间的接口，指令定义了在特定情况下硬件要做的事；

2.在程序中可以用到的寄存器集合叫做程序员模式，也称为编程模式；

3.CISC:Complex Instruction Set Computer,Include the Intel x86,Intel Pentium，有相对RISC更大的指令
集，更多的寻址方式，更多的专用寄存器和更强的指令计算功能；

4.RISC:Reduced Instruction Set Computer,Include the Sun'sSPARC,the ARM，一个有限的指令集，大 量的通用寄存器，强调对指令流水线的优化，采用超流水(多条流水线同时进行取指，解码，执行)和超
标量(多个执行单元用于不同的计算)技术。

RISC发展的原因：

20%-80%定律：CISC中简单指令只占指令集的20%，但却占程序指令使用量的80%；

程序控制器在CISC处理器中占到芯片总面积的一半以上，而这一大半面积却被使用频度不超过20%的 复杂指令占用，因此精减指令集可以腾出更多CPU空间用来增加通用寄存器数量、放置CACHE、制作 多条指令流水线以支持超标量指令流水线，这样可以提高CPU性能。

早期机器内在较小，因此设计复杂指令以便用一条指令代替多条指令完成相同的功能来使用程序变短， 这样可以占用较小的内存，但现在内存容量不断扩大，价格越来越低，就考虑精减指令减小控制器所占 空间。

嵌入式微处理器MPU

一个单片的大规模集成电路(VLSI)芯片,除了集成CPU以外，往往还有Cache，浮点处理单元，指令流水线和 超标量单元等其它电路。与计算机处理器不同的是只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其它冗余 的功能部分，这样以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊需求。

基于MPU的嵌入式系统有数字温度计等。

嵌入式微控制器MCU

单片的大规模集成电路，除了最基本的计算能力之外，内部还集成了RAM，ROM/EPROM，总线、总线逻学 辑，A/D、D/A等，典型代表是单片机。

也有很多基于MCU的嵌入式系统。

嵌入式片上系统

微芯片(microchip)：集成了构成一个系统所需的全部电路。

它结合了许多功能模块，将功能做在一个芯片例如：ARM RISC、MIPS RISC、DSP等微处理器核心，加上 通信接口单元，而这些单元以往都是依照各自的功能做成独立的处理芯片。

嵌入式DSP处理器

专门应用于需要数字信号处理的场合。

专用处理器ASP(Application Specific Processor)

是针对一些特定的应用需求设计的ASIC芯片，典型的应用有MPEG2或MPEG4压缩/解压缩芯片，通信协议加 密/解密芯片，集成TCP/IP协议栈的网络控制芯片等。

嵌入式处理器分类

目前的嵌入嵌入式处理器按其体系结构不同可分为五大类：
　　ARM(Advance RISC Machine)
　　MIPS
　　POWER PC
　　X86
　　SH系列

ARM体系结构的版本(V1-V6)

每一个ARM处理器都有一个特定的指令集架构ISA(Instruction Set Architecture)，每一个ISA版本可以有多种 　　不同的处理器实现。
　　ARM ISA至今已有六种不同版本V1-V6：
　　
V1-V2寻址空间都为64M；
　　V3寻址空间扩充到32位(4G)，增加了当前程序状态寄存器CPSR(Current Program Status Register)和程序 　　状态保存寄存器SPSR(Saved Program Status Register)以便处理异常；
　　V4为目前应用最广的体系结构，在V3的基础上增加了16位的Thumb指令集；
　　V5-V6。