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arm学习之体系结构的技术特征发展

2017-12-27 19:24 253 查看
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。
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