ARM

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ARM课程相关笔记
等会贴一个文件代码,说实话这个csdn上的主题不是特别好康 ) (

第1章 嵌入式系统基础

1.1 嵌入式系统简介

定义：

理解：嵌入式系统核心就定制硬、软件。

组成：

硬件

嵌入式系统的硬件包括：核心处理器、外围电路 和 外部设备三部分，如下图所示：

核心处理器

嵌入式微处理器可以采用 冯.诺依曼体系结构 和 哈佛体系结构；指令系统可以采用 精简指令集系统 和 复杂指令集 系统。

结构

指令集

软件

由嵌入式操作系统和嵌入式应用软件两大部分组成。

需要注意嵌入式系统和嵌入式操作系统是两个东西

有 的版本将应用程序接口 API 归属于 OS 层，就是按照 三层来 划分的。

特点

分类

1.2 嵌入式处理器

（1）嵌入式微处理器（MPU）

（2）嵌入式微控制器（MCU）

和嵌入式微处理器相比：微控制器的最大特点是单片化

（3）嵌入式DSP处理器 DSP 处理器是专门用于信号处理方面的处理器

（4）SOC片上系统 SOC最大特点是实现了软/硬件的无缝结合，直接在处理器芯片内部嵌入操作系统代码模块。

1.3 嵌入式系统开发环境

1.4 嵌入式操作系统

嵌入式操作系统可分为：实时操作系统 和 非实时操作系统。

按实时性的要求，可分为：

• 软实时系统
• 硬实时系统

按任务是否可被抢占，分为

• 可抢占型系统
• 不可抢占型系统

第2章 ARM处理器及系统结构

2.1 ARM 处理器简介

ARM（Advanced RISC Machines）有 3 种含义：

• 它是一个公司的名称;

• 是一类微处理器的通称;

• 还是一种技术的名称。

是专门从事基于 RISC 技术芯片开发的公司

优点

① 体积小、功耗低、低成本、高性能；

② 支持 Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能 很好地兼容 8位/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

Thumb指令集: Thumb指令可以看做是ARM指令压缩形式的子集，是针对代码密度的问题而提出的，它具有16为的代码密度。
使得ARM可以处理16位指令,也能执行32位指令

代码密度

2.2 ARM 处理器系列

2.2.1 系列

一、ARMv4

二、ARMv4T

ARMv4T增加了16-bit Thumb 指令集

三、ARMv5TE

并在ARM指令集体系结构上扩展了增强的DSP 指令集:

四、ARMv5TEJ

增加了Jazelle扩展以支持Java 加速技术（处理器指令层对JAVA加速）。

五、ARMv6

SIMD扩展

Thumb-2和TrustZone 技术

六、ARMv7

ARMv7 定义了 3 种 不 同 的 处 理 器 配 置 （ processor profiles）:

•Profile A是面向复杂、基于虚拟内存的OS和应用的

•Profile R是针对实时系统的

•Profile M是针对低成本应用的优化的微控制器

七、ARMv8

2011年11月，ARM公司发布了新一代处理器架构ARM V8，ARM的首个64位架构。

ARM处理器指令集的特点 ARM内核不是一个纯粹的RISC体系结构，ARM指令集 与纯粹的RISC的定义有以下几个不同。

① 一些特定指令的周期数可变，并不是每条ARM指令都是单周期的。

② 内嵌的桶形移位器产生了更为复杂的指令，扩展了指令的 功能，因此改善了内核的性能。

③ 支持16位的Thumb指令集，提高了代码密度。

④ 支持条件执行：每条指令都可以设置一个执行条件，只有 条件满足时才执行。

⑤ 增强指令：一些功能强大的数字信号处理指令被加入到 ARM指令集中

2.2.2 ARM体系结构的演变

• arm7 代码密度高并兼容16位的Thumb指令集；

• arm9 采用 5级指令流水线。存储器系统根据 （改进型）哈弗体系结构（程序和数据空间独立的体系结构） 重新设计，区分了 数据总线 和 指令总线

  我目前看到的资料ARM9的5条流水线是最多的,但是有说7条的,这个还有待考证

​ MPU支持实时操作系统；

• ARM9E 支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合；(有一张ppt说明了命名的规则)
• ARM10E 6条流水线
• ARM 11 内核有8级流水线

2.3 ARM9 处理器内核

2.3.1 ARM9系列MCU

一、ARM9TDMI

ARM9TDMI使用哈弗结构，通过cache可以同时读取指令和数据。

流水线从ARM7TDMI的 3级 增加到 5级。

二、ARM920T

三、ARM940T

2.3.2 流水线