ARM嵌入式系统原理与应用-第2章-ARM体系结构课件.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《ARM嵌入式系统原理与应用-第2章-ARM体系结构课件.pptx》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- ARM 嵌入式 系统 原理 应用 体系结构 课件
- 资源描述:
-
1、第二章 ARM体系结构本章内容简介2.1 ARM体系结构概述2.2 ARM体系结构分析2.3 ARM处理器模式与寄存器2.4 ARM体系的异常处理2.5 ARM体系的存储系统2.1 ARM体系结构概述体系结构概述2.1.1 ARM2.1.1 ARM技术简介技术简介2.1.2 ARM2.1.2 ARM体系结构的版本体系结构的版本2.1.3 ARM2.1.3 ARM处理器内核系列处理器内核系列2.1.1 ARM技术简介ARM(Advanced RISC Machines)公司于1990年成立,由苹果电脑、Acorn电脑集团和VLSL Technology合资组建,主要推广Acorn Compute
2、r公司研发的首个商用RISC处理器ARM处理器。ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司,为知识产权供应商。2.1.1 ARM技术简介采用RISC结构的ARM微处理器一般具有如下特点:1)体积小、低功耗、低成本、高性能;2)支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,能很好的兼容8/16位器件;3)大量使用寄存器,指令执行速度更快;4)大多数数据操作都在寄存器中完成;5)寻址方式灵活简单,执行效率高;6)指令长度固定。2.1.2 ARM体系结构的版本为了精确表述在ARM体系结构和实现中所使用的指令集,迄今为止,将其定义了7种主要版本,分别用版本号17表示。表2-1给出体系
3、结构版本和处理器内核的关系。2.1.3 ARM处理器内核系列ARM微处理器目前包括ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10E系列、SecurCore系列、Intel的StrongARM、Xscale等多个系列,除了具有ARM体系结构的共同特点以外,每一个系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。ARM公司给每个内核都有命名,通过内核的名字能够看到处理器内核的部分信息。1、ARM内核版本命名规则ARMxyzTDMIEJF-S x系列号,例如ARM7中的“7”、ARM9中的“9”;y内部存储管理/保护单元,例如ARM72中的“2”、ARM94中的“4”;z内含有高速缓存Cache
4、;T支持16位的Thumb指令集;D支持JTAG片上调试;M支持用于长乘法操作(64位结果)的ARM指令,包含快速乘法器;I 带有嵌入式追踪宏单元ETM(Embedded Trace Macro),用来设置断点和观察点的调试硬件;E增强型DSP指令(基于TDMI);J含有Java加速器Jazelle,与Java虚拟机相比,Java加速器Jazelle使Java代码运行速度提高了8倍,功耗降低到原来的80%;F向量浮点单元;S可综合版本,意味着处理器内核是以源代码形式提供的。2、ARM7系列1)具有嵌入式ICE-RT逻辑,调试开发方便;2)极低的功耗,适合对功耗要求严格的应用,如便携式产品;3)
5、能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构;4)代码密度高并兼容16位的Thumb指令集;5)对操作系统的支持广泛,包括Windows CE、Linux、Palm OS等;6)指令系统与ARM9、ARM9E和ARM10E系列兼容,便于用户的产品升级换代;7)主频最高可达130MIPS,高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。3、ARM9系列ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点:1)提供1.1MIPS/MHz5级流水线结构;2)支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集;3)支持32位的高速AMBA总线接口;4)全性能MMU,支持Windows C
6、E、Linux、Palm OS等主流嵌入式操作系统;5)MPU支持实时操作系统;6)支持数据Cache和指令Cache,具有更高的指令和数据处理能力。3、ARM9系列 ARM9E系列微处理器为可综合处理器,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,极大地减少了芯片的面积和系统的复杂程度。ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力,很适合于那些需要同时使用DSP和微控制器的应用场合。4、ARM1OE系列ARM10E系列微处理器具有高性能、低功耗的特点,由于采用了新的体系结构,与同等的ARM9 器件相比较,在同样的时钟频率下,性能提高了近50,同时,ARM10E
7、 系列微处理器采用了两种先进的节能方式,使其功耗极低。ARM10E系列微处理器的主要特点如下:1)支持DSP指令集,适合于需要高速数字信号处理的场合;2)6级整数流水线,指令执行效率更高;4)支持32位的高速AMBA总线接口;5)支持VFP10浮点处理协处理器;7)支持数据Cache和指令Cache,具有更高的指令和数据处理能力;8)主频最高可达400MIPS;9)内嵌并行读/写操作部件。5、ARM11系列ARM11系列微处理器是ARM新指令结构ARMv6的第一代设计实现。具有强劲的媒体处理能力和低功耗特点,特别适用于无线和消费类电子产品。1)8级流水线为比以前的ARM内核提高了至少40%的吞
8、吐量。2)低功耗,ARM11在处理器能提供超高性能的同时,还要保证功耗、面积的有效性。3)ARM11 处理器软件可以与以前所有 ARM 处理器兼容,并引入了用于媒体处理的 32 位 SIMD、用于提高操作系统上下文切换性能的物理标记高速缓存、强制实施硬件安全措施的 TrustZone 以及针对实时应用的紧密耦合内存6、ARM Cortex系列n基于v7/8结构n命名格式也改为Cortex+内核类型+编号n内核首次从单一款式变成3种款式nCortex-A系列 高端 性能约为 ARM11三倍nCortex-R 系列 实时应用nCortex-M 系列 低端2.2 ARM体系结构分析体系结构分析2.2
9、.1复杂指令集和精简指令集复杂指令集和精简指令集2.2.2 普林斯顿结构和哈佛结构普林斯顿结构和哈佛结构2.2.3 流水线流水线技术技术2.2.1 按指令集复杂指令集复杂指令集CISC精简指令集精简指令集RISC2.2.2 按存储器结构按存储器结构普林斯顿结构(冯氏结构)普林斯顿结构(冯氏结构)哈佛结构哈佛结构微处理器根据存储器结构可以分为哈佛(Harvard)结构和普林斯顿(Princeton)结构。ARM内核中ARM7系列基于普林斯顿结构,ARM9系列之后基本都为哈佛结构。2.2.3 流水线技术流水线技术是指将一个重复的时序过程分解成为若干个子过程,而每个子过程都可有效地在其专用功能段上与
展开阅读全文