ARM底子知识教程一

ARM简介
    ARM（Advanced RISC Machines）是微处理惩罚器行业的一家着名企业，计划了大量高性能、便宜、耗能低的RISC处理惩罚器、相干技能及软件。技能具有性能高、本钱低和能耗省的特点。实用于多种范畴，比如嵌入控制、斲丧/教诲类多媒体、DSP和移动式应用等。
　　ARM将其技能授权给天下上很多闻名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂商得到的都是一套唯一无二的ARM相干技能及办事。利用这种合股干系，ARM很快成为很多环球性RISC标准的创造者。
　　如今，统共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技能利用容许协议，此中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和百姓半导体如许的至公司。至于软件体系的合股人，则包括微软、升阳和MRI等一系列着名公司。
　　ARM架构是面向低预算市场计划的第一款RISC微处理惩罚器。
　　2.产品先容
　　ARM提供一系列内核、体系扩展、微处理惩罚器和体系芯片方案。
由于全部产品均采取一个通用的软件体系，以是雷同的软件可在全部产品中运行（理论上云云）。典范的产品如下。
　　 (1)CPU内核
　　 --ARM7：小型、快速、低能耗、集成式RISC内核，用于移动通讯。
　　-- ARM7TDMI(Thumb):这是公司授权用户最多的一项产品，将ARM7指令集同Thumb扩展组合在一起，以淘汰内存容量和体系本钱。
    同时，它还利用嵌入式ICE调试技能来简化体系计划，并用一个DSP加强扩展来改造性能。该产品的典范用途是数字蜂窝德律风和硬盘驱动器。
　　--ARM9TDMI:采取5阶段管道化ARM9内核，同时配备Thumb扩展、调试和Harvard总线。在生产工艺雷同的环境下，性能可达ARM7TDMI的两倍之多。常用于连网和顶置盒。
　　(2)体系扩展
　　-- Thumb:以16位体系的本钱，提供32位RISC性能，分外细致的是它所需的内存容量非常小。
　　(3)嵌入式ICE调试
　　由于集成了雷同于ICE的CPU内核调试技能，以是原型计划和体系芯片的调试得到了极大的简化。
　　(4)微处理惩罚器
　　--ARM710系列，包括ARM710、ARM710T、ARM720T和ARM740T:低价、低能耗、封装式老例体系微型处理惩罚器，配有高速缓存
（Cache）、内存办理、写缓冲和JTAG。遍及应用于手持式谋略、数据通讯和斲丧类多媒体。
　　 --ARM940T、920T系列:低价、低能耗、高性能体系微处理惩罚器，配有Cache、内存办理和写缓冲。应用于高级引擎办理、保安体系、顶置盒、便携谋略机和高等打印机。
　　--StrongARM:性能很高、同时餍足老例应用必要的一种微处理惩罚器技能，与DEC连合研制，其后授权给Intel。SA110处理惩罚器、SA1100 PDA体系芯片和SA1500多媒体处理惩罚器芯片均采取了这一技能。
　　--ARM7500和ARM7500FE:高度集成的单芯片RISC谋略机，基于一个缓存式ARM7 32位内核，拥有内存和I/O控制器、3个DMA通道、片上视频控制器和调色板以及三维声端口;ARM7500FE则增长了一个浮点运算单位以及对EDO DRAM的支持。分外得当电视顶置盒和网络谋略机（NC）。
    Windows CE的Pocket PC只支持ARMWindows CE可支持多种嵌入式处理惩罚器，但基于Windows CE的Pocket PC则只支持ARM一种。微软在对SH3、MIPS、ARM等嵌入式处理惩罚器做了评估后以为，ARM是一种性价比较好的选择。由于如今ARM在手持配置市场占据90%以上的份额，只支持ARM，可以有效地收缩应用步伐开辟与测试的时间，也低落了研发用度。由于ARM开放其处理惩罚器授权，因此，用户在市场上可以在多家整机厂商中举行选择，从而包管了这一市场的竞争性。

ARM布局简介
    ARM系列是英国先辈RISC呆板公司（Advanced RISC Machines，ARM）公司的产品[1]。第一个基于RISC指令集的ARM芯片是在1985年开始计划的，采取的是典范的32位RISC体系布局，其指令拥有4位的寄存器地点域，可以访问R0-R15这16个寄存器。而其他的寄存器只有在特别的环境下才可以访问到。ARM利用了标准的、牢固长度的32位指令格局，全部的ARM指令利用了4位的条件码来决定该指令是否应当实行，这种方法可以办理一些条件分支的题目，从而对代码的密度和性能都有长处.

    由于体系布局计划以及器件技能上的特点，使得ARM处理惩罚器可以与一些巨大得多的微处理惩罚器相抗衡，分外是在必要很少能耗的嵌入式处理惩罚场合。

    1990年，ARM公司 href="http://www.arm.com/chinese/">ARM公司创建了。在ARM7中，将ARM体系布局完全扩展到32位（原来的ARM处理惩罚器只有26位的地点空间），并将主频提拔到40MHz，别的还集成了一个8KB的Cache。比较风趣的是，ARM7可以支持一种称为"Thumb"的模式，可以运行新的16位指令。这重要是通过在ARM7芯片的指令预取阶段增长一个硬件，完成Thumb指令到正常的32位RISC指令的转换来到达目标的。通过引入Thumb模式，只必要付出很少的硬件价格，就可以将代码的密度提拔约莫25%-35%，并使得应用的运行更为敏捷。
1995年，ARM、Apple、DEC公司连合声明将开辟一种用于PDA的高性能、低功耗的微处理惩罚器，重要是基于ARM体系布局的。DEC将本身在MPU计划上的上风带入ARM芯片计划中。一年后，StrongARM SA-110问世了，并成为嵌入衰落处理惩罚器计划的一个里程碑。
   StrongARM SA-110可以事变在200MHz，而能耗不到1瓦。在体系布局上，
StrongARM将原来ARM中的三级流水线扩展到五级，在器件工艺上，大量采取了最新的体系结会商器件技能，大大低落了芯片事变时的能耗。

    StrongARM的出现并不是ARM生长进程上的唯一分支。1996年，ARM8颁布了，采取同样的五级流水线，并在72MHz条件下，到达了84MIPS的指标。而在1997年，ARM9内核采取了与StrongARM雷同的五级流水线。ARM9TDMI在0.25um工艺条件下，可以在200MHz到达220MIPS的性能。ARM9的别的一个版本ARM9E对SIMD做了加强，包括8位和16位SIMD加法和减法，16位和32位乘法，以及相应的算术操纵等.

    1997年，Intel担当了StrongARM，并开辟了几个后续产品。1998年，Intel开始用0.18um工艺生产StrongARM处理惩罚器。在1999年度嵌入衰落处理惩罚器论坛上，Intel宣布将在其第二代StrongARM中采取7级流水线，并在0.18um工艺条件下，到达600MHz的速率，而能耗将仅仅为不到0.5瓦，同时，将新的微处理惩罚器定名为StrongARM Xscale[8]。

    ARM9EJ是ARM9E在Java支持上的加强版本。它采取了雷同Thumb的机制，通过很少的硬件价格，使大多数Java假造机字节码可以加快实行，更为巨大的Java假造机字节码可以通过软件的方法实行。如许，使得Java假造机字节码的实行速率提拔了约莫8倍左右。这对付嵌入式场合的Java应用无疑是极其有效的。

    ARM的告成在于它极高的性能以及极低的能耗，使得它可以或许与高真个MIPS和PowerPC嵌入衰落处理惩罚器相抗衡。别的，根据市场必要举行成果的扩展，也是ARM获取告成的一个紧张因素。随着更多厂商的支持和参加，可以预见，在将来一段时间之内，ARM仍将主宰32位嵌入衰落处理惩罚器市场。

  ARM获取了极大的告成，天下上险些全部重要的半导体厂商都从ARM公司 href="http://www.arm.com/chinese/">ARM公司购买ARM ISA容许。如今ARM系列芯片已经被遍及的应用于移动德律风、手持式谋略机以及种种百般的嵌入式应用范畴，成为天下上销量最大的32位微处理惩罚器。

    最新的市场观察表明，ARM占据了整个32位嵌入衰落处理惩罚器市场的90%。