arm学习之体系结构的技术特征发展
2017-12-27 19:24
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ARM (Advanced RISC Machines)有三种含义:
一个公司的名称 一类微处理器的名称 一种技术的名称
ARM技术特征:
作为一种先进的RISC微处理器,有如下特点:
体积小,功耗小,低成本,高性能
%%:支持16位/32位双指令集,能很好的兼容8位/16位器件;
&&:大量的寄存器,使得指令执行速度更快;
@@:大多数数据操作都在寄存器中完成;
¥¥:寻址方式灵活简单,执行效率高;
**:指令长度固定。
RISC与CISC的概念:
RISC:精简指令集计算机,其着重于 如何 使计算机的 结构更加简单, 处理速度 更加快速。
其选取了使用频率最高的简单指令,摒弃了复杂指令,固定了指令的长度,不用或者少用微码控制,这些特点使得RISC更加适用于嵌入式处理器。
CISC:传统的复杂指令计算机, 更侧重 于 硬件执行指令的功能性, 使 CISC指令及处理器的 硬件结构变得复杂。
使得处理器的成本变高,芯片体积增加,影响在嵌入式产品的应用。
RISC与CISC的主要区别:
RISC CISC
指令集 一个周期执行一条指令,通过简单指
指令不固定长,执行需要多个周期
令的组合实现复杂指令操作,指令固定长度
流水线 流水线每周期前进一步
指令执行需要调用微代码的一个微程序
寄存器 更多通用寄存器
用特定目的 的专用寄存器
Load/Store 独立的Load和Store指令完成数据在寄存器
处理器能够直接处理存储器中的数据
结构 和外部存储器之间的传输
ARM体系架构发展:
体系架构的定义:定义了指令集和基于这一体系下处理器的编程模型。基于同种体系架构可以有多种处理器,每个处理器的性能不同,面向应用不同,每个处理器都要遵循这一体系架构。ARM体系架构为嵌入式系统发展商提供了很高的系统性能。同时保持了优异的功耗和效率。
目前ARM有8个架构:
v1架构:地址空间采用26位,寻址空间是64MB,在目前版本已经不使用这种架构。
v2架构:在v1的基础上,增加了乘法指令并且支持协处理器指令,但任然采用的26位地址空间。
v3:实现了32位地址空间,指令结构相对完善。
v4:增加了半字指令的读取和写入操作。增加了处理器模式,并且有了T变种———v4T, 在THumb状态下支持的是16位的Thumb指令集。
属于v4T(支持Thumb指令)体系架构的处理器(核)有
ARM7TDMI, ARM7TDMI-S, ARM740T, ARM720T, ARM710T, ARM910T ARM920T ARM940T 和 StrongARM(Intel 公司产品)
v5提升了ARM和Thumb两种指令的交互工作能力,同时有了DSP指令(v5E架构),java指令(v5j架构)的支持。相关产品可以上网google。
v6架构:增加了媒体指令。v6架构的产品有ARM11 v6架构包含了ARM体系中所有的四种特殊指令:DSP指令,java指令Thumb指令和Media指令。
v7架构:采用了Thumb-2技术。比32位代码少使用了32%的内存,见笑了系统开销,同时比已有的基于Thumb技术搞出了38%的性能。v7架构还采用了NEON技术,将DSP和
媒体处理能力极高了近4倍,并且改良了浮点运算。满足下一代对3d图形,游戏屋里应用及传统嵌入式控制应用的需求。
v8架构:是在32位ARM架构上开发的,将被首先用于对扩展虚拟地址和64位数据处理技术有更高要求的产品领域,如企业应用,高档消费电子产品。
v8架构包含两个执行状态:AArch64,AArch32。 AArch64执行状态 针对64位处理技术,引进一个全新指令集 A64,可以存取大虚拟地址空间;
而AArch32执行状态将支持现有的ARM指令集。目前v7架构的只要特征都将在v8架构中得以保留或进一步扩展:如TrustZone技术,虚拟化技术,NEON advanced SIMD 技术等。
大体就是这些东西。
一个公司的名称 一类微处理器的名称 一种技术的名称
ARM技术特征:
作为一种先进的RISC微处理器,有如下特点:
体积小,功耗小,低成本,高性能
%%:支持16位/32位双指令集,能很好的兼容8位/16位器件;
&&:大量的寄存器,使得指令执行速度更快;
@@:大多数数据操作都在寄存器中完成;
¥¥:寻址方式灵活简单,执行效率高;
**:指令长度固定。
RISC与CISC的概念:
RISC:精简指令集计算机,其着重于 如何 使计算机的 结构更加简单, 处理速度 更加快速。
其选取了使用频率最高的简单指令,摒弃了复杂指令,固定了指令的长度,不用或者少用微码控制,这些特点使得RISC更加适用于嵌入式处理器。
CISC:传统的复杂指令计算机, 更侧重 于 硬件执行指令的功能性, 使 CISC指令及处理器的 硬件结构变得复杂。
使得处理器的成本变高,芯片体积增加,影响在嵌入式产品的应用。
RISC与CISC的主要区别:
RISC CISC
指令集 一个周期执行一条指令,通过简单指
指令不固定长,执行需要多个周期
令的组合实现复杂指令操作,指令固定长度
流水线 流水线每周期前进一步
指令执行需要调用微代码的一个微程序
寄存器 更多通用寄存器
用特定目的 的专用寄存器
Load/Store 独立的Load和Store指令完成数据在寄存器
处理器能够直接处理存储器中的数据
结构 和外部存储器之间的传输
ARM体系架构发展:
体系架构的定义:定义了指令集和基于这一体系下处理器的编程模型。基于同种体系架构可以有多种处理器,每个处理器的性能不同,面向应用不同,每个处理器都要遵循这一体系架构。ARM体系架构为嵌入式系统发展商提供了很高的系统性能。同时保持了优异的功耗和效率。
目前ARM有8个架构:
v1架构:地址空间采用26位,寻址空间是64MB,在目前版本已经不使用这种架构。
v2架构:在v1的基础上,增加了乘法指令并且支持协处理器指令,但任然采用的26位地址空间。
v3:实现了32位地址空间,指令结构相对完善。
v4:增加了半字指令的读取和写入操作。增加了处理器模式,并且有了T变种———v4T, 在THumb状态下支持的是16位的Thumb指令集。
属于v4T(支持Thumb指令)体系架构的处理器(核)有
ARM7TDMI, ARM7TDMI-S, ARM740T, ARM720T, ARM710T, ARM910T ARM920T ARM940T 和 StrongARM(Intel 公司产品)
v5提升了ARM和Thumb两种指令的交互工作能力,同时有了DSP指令(v5E架构),java指令(v5j架构)的支持。相关产品可以上网google。
v6架构:增加了媒体指令。v6架构的产品有ARM11 v6架构包含了ARM体系中所有的四种特殊指令:DSP指令,java指令Thumb指令和Media指令。
v7架构:采用了Thumb-2技术。比32位代码少使用了32%的内存,见笑了系统开销,同时比已有的基于Thumb技术搞出了38%的性能。v7架构还采用了NEON技术,将DSP和
媒体处理能力极高了近4倍,并且改良了浮点运算。满足下一代对3d图形,游戏屋里应用及传统嵌入式控制应用的需求。
v8架构:是在32位ARM架构上开发的,将被首先用于对扩展虚拟地址和64位数据处理技术有更高要求的产品领域,如企业应用,高档消费电子产品。
v8架构包含两个执行状态:AArch64,AArch32。 AArch64执行状态 针对64位处理技术,引进一个全新指令集 A64,可以存取大虚拟地址空间;
而AArch32执行状态将支持现有的ARM指令集。目前v7架构的只要特征都将在v8架构中得以保留或进一步扩展:如TrustZone技术,虚拟化技术,NEON advanced SIMD 技术等。
大体就是这些东西。
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