文档介绍：嵌入式系统三
本节内容
计算机体系结构
影响CPU性能的因素
CISC和RISC
ARM的发展历史
ARM特点
ARM体系结构版本
Thumb技术
ARM处理器家族
西安电子科技大学计算机学院
计算机体系结构
计算M的发展历史
ARM的含义：
ARM是公司名称
ARM是一种处理器架构
ARM是一种技术
ARM是注册商标
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ARM的发展历史
1991 -ARM 推出第一款RISC嵌入式微处理器ARM6
1993 -ARM 推出ARM7
2019 –ARM的Thumb扩展指令集结构为16位系统增加了32位的性能,提供业界领先的代码密度
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ARM的发展历史
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ARM的特点
ARM处理器的特点如下
小体积、低功耗、低成本、高性能
Load/Store体系结构
16位/32位双指令集
3地址指令格式
全球众多的合作伙伴（自己只设计高性能的IP核，授权给别人生产）
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ARM体系结构版本
V1
基本数据处理
字节,字以及多字load/store
软件中断
26 bit 地址总线
V2
Multiply & Multiply-accumulate
支持协处理器
支持线程同步
26 bit 地址总线
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ARM体系结构版本
V3
推出32位寻址能力
增加两种异常模式
增强型乘法器,产生全64位结果(32X32⇒64or32X32+64 ⇒64)
V4
增加了半字load和store指令
T—16位压缩指令集
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ARM体系结构版本
V5
提高了ARM和Thumb之间的交互效率
增加了前导零计数指令
增加了BKPT（软件中断）指令
V6
降低耗电量
强化图形处理性能
支持多微处理器内核
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ARM体系结构版本
体系结构的演变
T变种---16位压缩指令集
M变种---增强型乘法器,产生全64位结果(32X32⇒64or32X32+64 ⇒64)
E变种---增强型DSP指令集,包括全部算法操作和16位乘法操作
J变种----支持新的JAVA,提供字节代码执行的硬件和优化软件加速功能
SIMD变种---媒体功能扩展
D变种---支持片上Debug
I变种--- EmbededICE硬件，以支持片上断点和观察点
S---表示可综合的“软”IP核
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ARM体系结构版本
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Thumb技术
Thumb开发背景
RISC代码密度低（需要比较大的存储器空间）
高端消费类产品需要32位RISC处理器的性能和更优于16位CISC处理器的代码密度
Thumb技术概述
16位的指令长度
32位的执行效率
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Thumb技术
Thumb技术特点
支持Thumb的核有2套独立的指令集
ARM32位指令的性能
Thumb16位的代码密度
设计者可在性能和代码密度之间取得平衡
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ARM处理器家族
微处理器核
ARM7系列
ARM9系列
ARM9E系列
ARM10系列
ARM11系列
SecurCore系列
StrongARM系列
Xscale系列
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ARM7系列
该系列主要微处理器包括：
ARM7TDMI
ARM7TDMI-S
ARM720T
ARM7EJ-S
采用ARMV4T（Neuman）结构，分为三级流水，支持16位的Thumb指令集
主要应用于工业控制、Internet设备、网络和调制解调器设备、移动电话等嵌入式应用
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ARM9系列
该系列微处理器包含：
ARM920T
ARM922T
ARM940T
采用ARMV4T （Harvard）结构，五级流水处理以及分离的Cache结构
主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等
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ARM9E系列
该系列微处理器包括
ARM926EJ-S
ARM946E-S
ARM966E-S
使用单一的处理器内核提供了微控制器、DSP、Java应用系统的解决方案
主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备等领域
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ARM10E系列
该系列微处理器包含：
ARM1020E
ARM1022E
ARM1026EJ-S
采用了新