❶ ARM引入協處理器有什麼作用
協處理器主要用於減輕系統微處理器的特定處理任務。
協處理器分為多種,每種的作用是不同的:
數學協處理器可以控制數字處理;
圖形協處理器可以處理視頻繪制。
協處理器可以附屬於ARM處理器。一個協處理器通過擴展指令集或提供配置寄存器來擴展內核處理功能。一個或多個協處理器可以通過協處理器介面與ARM內核相連。
協處理器可以通過一組專門的、提供load-store類型介面的ARM指令來訪問。例如協處理器15(CP15),ARM處理器使用協處理器15的寄存器來控制cache、TCM和存儲器管理。
❷ ARM晶元有多少種
當前有5個產品系列——ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和SecurCore。
1、ARM7系列
優化用於對價位和功耗敏感的消費應用的低功耗32位核,有:
·嵌入式ICE-RT邏輯;
·非常低的功耗;
·三段流水線和馮·諾依曼結構,提供0.9MIPS/MHz。
2、SecurCore SC100特為安全市場設計,帶特定的抗拒竄改和反工程的特性。還帶靈活的保護單元確保操作系統和應用數據的安全。
3、ARM9系列
高性能和低功耗領先的硬宏單元,帶有:
·5段流水線;
·哈佛結構提供1.1MIPS/MHz。
ARM920T和ARM922T內置全性能的MMU、指令和數據cache和高速AMBA匯流排介面。AMBA片上匯流排是一個開放標准,已成為SoC構建和IP庫開發的事實標准。AMBA先進的高性能匯流排(AHB)介面現由所有新的ARM核支持,提供開發全綜合設計系統。
ARM940T內置指令和數據cache、保護單元和高速AMBA匯流排介面。
4、ARM9E系列
可綜合處理器,帶有DSP擴充和緊耦合存儲器(TCM)介面,使存儲器以完全的處理器速度運轉,可直接連接到內核上。
ARM966E-S用於矽片尺寸重要,而對cache沒要求的實時嵌入式應用,可配置TCM大小:0、4K、8K、16K,最大達64M。
ARM946E-S內置集成保護單元,提供實時嵌入式操作系統的cache核方案。
ARM926ET-S帶Jazelle擴充、分開的指令和數據高速AHB介面及全性能MMU。
VFP9 向量浮點可綜合協處理器進一步提高ARM9E處理器性能,提供浮點操作的硬體支持。
5、ARM10系列
硬宏單元,帶有:
·64位AHB指令和數據介面;
·6段流水線;
·1.25MIPS/MHz;
·比同等的ARM9器件性能提高50%。
兩種新的先進的節能方式得到了異常低的耗電。VFP10協處理器完善地依從ARM10器件提供高性能的浮點解決方案。
❸ arm9嵌入式開發板能實現哪些功能
嵌入式開發板(Embedded development board)就是半導體行業分工合作的載體之一,它為開發產品的廠商提供基本的底層硬體、系統和驅動等資源,使得用戶不需要再投入人力和時間來完成這些底層的工作。
1、嵌入式發展趨勢
1、嵌入式開發是一項系統工程,要求嵌入式系統廠商不僅要提供嵌入式軟硬體系統本身,同時還需要提供強大的硬體開發工具和軟體包支持。很多廠商充分考慮到這一點,在主推系統的同時,將開發環境也作為重點推廣。比如三星、ARM在推廣Arm7,Arm9晶元的同時還提供開發板和板級支持包(BSP)。
2、 網路化、信息化的要求隨著網際網路技術的成熟、帶寬的提高日益提高,使得以往單一功能的設備如電話、手機、冰箱、微波爐等功能不再單一,結構更加復雜。這就要求晶元設計廠商在晶元上集成更多的功能,為了滿足應用功能的升級,設計師們一方面採用更強大的嵌入式處理器如32位、64位RISC晶元或信號處理器DSP增強處理能力,同時增加功能介面。
3、網路互聯成為必然趨勢。未來的嵌入式設備為了適應網路發展的要求,必然要求硬體上提供各種網路通信介面。傳統的單片機對於網路支持不足,而新一代的嵌入式處理器已經開始內嵌網路介面,除了支持TCP/IP協議,還有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth或IrDA通信介面中的一種或者幾種,同時也需要提供相應的通信組網協議軟體和物理層驅動軟體。軟體方面系統系統內核支持網路模塊,甚至可以在設備上嵌入Web瀏覽器,真正實現隨時隨地用各種設備上網。
4.精簡系統內核、演算法,降低功耗和軟硬體成本。未來的嵌入式產品是軟硬體緊密結合的設備,為了減低功耗和成本,需要設計者盡量精簡系統內核,只保留和系統功能緊密相關的軟硬體,利用最低的資源實現最適當的功能,這就要求設計者選用最佳的編程模型和不斷改進演算法,優化編譯器性能。因此,既要軟體人員有豐富的硬體知識,又需要發展先進嵌入式軟體技術,如Java、Web和WAP等。
5.提供友好的多媒體人機界面 嵌入式設備能與用戶親密接觸,最重要的因素就是它能提供非常友好的用戶界面。圖像界面,靈活的控制方式,使得人們感覺嵌入式設備就象是一個熟悉的老朋友。這方面的要求使得嵌入式軟體設計者要在圖形界面,多媒體技術上痛下苦功。手寫文字輸入、語音撥號上網、收發電子郵件以及彩色圖形、圖像都會使使用者獲得自由的感受。一些先進的PDA在顯示屏幕上已實現漢字寫入、短消息語音發布,但一般的嵌入式設備距離這個要求還有很長的路要走。
6、對於企業專用解決方案,如物流管理、條碼掃描、移動信息採集等,這種小型手持嵌入式系統將發揮巨大的作用。自動控制領域,不僅可以用於ATM機,自動售貨機,工業控制等專用設備,和移動通訊設備結合、GPS、娛樂相結合,嵌入式系統同樣可以發揮巨大的作用。
7、在廣播電視領域,美國已開始由模擬電視向數字電視轉變,歐洲的DVB(數字電視廣播)技術已在全球大多數國家推廣。數字音頻廣播(DAB)也已進入商品化試播階段。而軟體、集成電路和新型元器件在產業發展中的作用日益重要。所有上述產品中,都離不開嵌入式系統技術。象前途無可計量的維納斯計劃生產機頂盒,核心技術就是採用32位以上晶元級的嵌入式技術。
2功能與作用
嵌入式開發板(Embedded development board),從概念上來講,與軟體外包非常類似(軟體外包是指軟體外包提供商為了集中精力從事核心競爭力業務,降低項目成本,同時提高項目實施的質量,將自己的軟體項目中的全部或部分工作發包給合適的軟體企業去完成)。像嵌入式產品的硬體、引導代碼、驅動程序、文件系統、協議層、基本應用軟體這些方面,都是電子產品的公共和通用部分,並不是產品能夠形成差異化的關鍵技術,在這個講求分工合作的時代,如果是這部分的工作量比較大,或者是廠商沒有相關的開發人員的時候,就能夠選擇由第三方完成這些軟體開發的工作,加快產品研發的進程,實現產品的迅速上市,搶占市場先機。
那麼,作為「發包方」的開發板用戶,選擇開發板的時候,實際上選擇的不僅是一個硬體板子、開發板提供的源代碼等資源,而是選擇一個合作夥伴,一個為用戶提供軟硬體服務的合作夥伴。與軟體外包這種合作方式類似,用戶和供應商之間的合作更多是軟體方面的合作,需要用戶和供應商之間根據產品的具體需求進行充分溝通,供應商要根據用戶的需求不斷地調用人員進行配合。像我們在支持客戶進行產品開發的過程中,遇到的比如更改文件系統、串口測試、64M Flash換成128M Flash等問題,大多情況都是要通過軟體方式來解決的,這就形成了嵌入式行業供應商的售後支持和客戶研發的高度互動性。
也就是說,嵌入式開發板是用戶軟體外包的載體,相對於傳統的軟體外包業務,開發板實際上能夠為用戶提供硬體實物和軟體服務兩方面的價值。
在嵌入式行業中,除了嵌入式開發板,外包的形式也趨向多樣化,用戶能夠根據自己的產品需要,向供應商提出定製要求,由供應商提供硬體設計和驅動移植等方面的服務;有可能電子廠商會自己設計硬體,由嵌入式系統廠商幫助其完成系統的移植、驅動的完善工作。從行業鏈上的作用來看,嵌入式系統廠商能夠採用靈活的服務方式,利用自己的技術優勢幫助電子產品廠商縮短產品開發周期、節省設計資源方面的投資,促進電子產品廠商的快速發展。
3選購建議
以嵌入式開發板的功能和作用作為出發點,嵌入式開發板選型應該從以下三個方面來綜合考慮:
(一)開發板的硬體設計是基本照搬半導體廠商的參考設計,還是充分為國內廠家生產製造、產品上市等方面考慮。
半導體廠商專注於晶元的設計,對參考設計的投入一定不會像開發板的廠商一樣,能夠做到專注專業。國外晶元廠商的工程師,在做參考設計的時候,習慣上會採用在本國使用比較多的外圍晶元。這樣,半導體廠商的參考設計對國內廠商提供的參考價值有限。
所以,在選擇開發板的時候,無論是出於最終產品的性能和功能考慮,還是為後期能夠更加方便地製造生產,用戶一定要擦亮眼睛,仔細對比一下供應商提供的開發板是不是更加適合自己的產品研製和生產。
(二)開發板的軟體是否支持完善,是否能夠支持所有開發板上所有的硬體介面。
開發板的價值就在於,能夠讓用戶節省在系統、驅動等方面的投入,專注於使產品形成差異化的上層軟體的開發。如果供應商提供的開發板,板級硬體介面沒有對應的軟體驅動的支持,用戶的開發進度就會受到影響 。在購買開發板的時候 ,一定要確認清楚 ,是不是所有的硬體介面都有相應的驅動,開發板是不是拿到手就能夠馬上用來做開發。
(三)供應商的技術支持力度如何。
嵌入式行業是客戶研發和售後支持具有高度互動性的行業,供應商的技術支持有時就會成為用戶產品上市的關鍵因素,在供應商的技術支持能力方面,一定要慎重考察。
考察一個供應商能不能提供充分的支持,一個有效的方法就是到這個公司的技術支持論壇上看看。在論壇上,用戶發貼詢問的問題,是不是能夠及時得到回復。沒有專業的支持團隊的公司,沒有辦法為用戶提供及時的支持。用戶在論壇上發貼詢問,有的廠商一個月才給用戶一個答復,有的甚至不予回答。
是否能夠提供完備的技術支持,是一個開發板公司是不是專業的開發板公司,是不是能夠發揮在產業鏈上承上啟下的作用,是不是能夠為用戶創造價值的重要標准。這個道理實際上應該很淺顯,開發板廠商的入門門檻並不高,只要有硬體設計能力,參考半導體廠商的參考設計,就能夠推出開發板產品。如果不能夠為用戶或者不給用戶提供技術支持,這樣的廠商能夠為用戶提供的就只是一個硬體板子,即使是市面上兩千多的板子,如果是非專業廠商提供的話,供應商所獲得的利潤也是很高的,因為這些廠家的成本只是開發板的硬體成本和銷售成本;專業的開發板公司,需要承擔的研發成本、售後支持成本、運營成本和銷售成本均攤下來,不一定有非專業公司的盈利高,市面上開發板的價格為什麼會有那麼大的價格差別,原因也可見一斑。
總之,用戶在購買開發板的時候,選擇的不是開發板,而是為自己提供服務的合作夥伴。開發板的價格是公司服務價值的體現,所以目前很多追求最低價開發板的消費理念是偏頗的。選擇開發板,選擇一個為自己服務的公司,一定要慎重。在半導體行業裡面,開發板廠商就是銜接上下游廠商的鏈條。質量上乘的鏈條,能夠快速地將用戶送上新品促進市場良性循環的金光大道;劣質的鏈條,關鍵時刻,掉鏈子了,用戶需要修修補補,就會被競爭對手趕超,再好的產品創意也會逐漸失去價值。
4行業情況
嵌入式開發板的原型,可以說是各大晶元廠商在推出晶元的時候,提供給用戶的參考設計。很正常,半導體廠商在推廣自己晶元的時候,單單拿晶元給用戶看是沒有任何吸引力的,一定要給用戶看到具體的電路板,具體的介面,能夠給客戶一個具體的印象,才能夠保證推廣的效果;半導體廠商給出這些參考設計,也是讓用戶在設計的時候有一個參考,加快他們產品設計和上市的進度。
無論是8位、16位單片機,還是32位能夠運行操作系統的嵌入式處理器,半導體廠商都有這樣的參考設計。對應的,市面上有很多向用戶提供開發板的廠商。
嵌入式處理器不斷推陳出新,早期摩托羅拉半導體(現飛思卡爾半導體)68K/Coldfire和PowerPC處理器的一枝獨秀已經一去不返,ARM、Coldfire、PowerPC和ADSP還有基於MIPS、X86體系結構的嵌入式處理器百花齊放、處理器廠商以及處理器架構廠商各顯神通,半導體行業的上游企業給開發板廠商的出現和成長提供很好的契機。
特別是2002年底2003年,ARM體系結構在國內的風行,給很多想要基於自己的嵌入式技術進行創業的人送來了東風。大江南北幾乎每個省級城市都會有開發板廠商。這段時間以及之後入行的公司有一個共同的特點,就是產品基本都是基於ARM處理器進行開發,或者是模擬器類的 ARM 工具進行開發。這些廠商能夠為用戶提供具有不同介面功能的開發板,從整體上看是能夠為電子產品的製造商提供服務,加速半導體產業鏈下游廠商產品的上市。[1]
5嵌入式開發板硬體驅動
大部分嵌入式硬體都需要某種類型的軟體進行初始化和管理。直接與一個硬體互相作用並控制這一硬體的軟體稱為設備驅動程序(device driver)。所有需要軟體的嵌入式系統,在它們的系統軟體層都需要設備驅動程序軟體。設備驅動程序是初始化硬體的軟體庫,它們管理著高層軟體對硬體的訪問,它是硬體與操作系統、中間件和應用層之間聯絡的紐帶。具體來說,這類驅動程序包括主處理器體系結構專用的功能性驅動程序、存儲器和存儲器管理驅動程序、匯流排初始化和事務驅動程序、還有電路板層和主CPU層次的I/O初始化和控制驅動程序(如用於網路、圖形、輸入設備、存儲設備、調試I/O等)。 設備驅動程序通常劃分為體系結構專用(architecture-specific)設備驅動程序和通用(generic)設備驅動程序。體系結構專用設備驅動程序管理嵌入到主處理器(體系結構)中的硬體。體系結構專用驅動程序負責初始化主處理器內部的組件,這類驅動程序的具體事例包括片上存儲器、集成的存儲器管理器(MMU)和浮點硬體的驅動程序。通用設備驅動程序管理電路板上的硬體以及沒有集成到主處理器中的硬體。在一個通用設備驅動程序中,通常包含一部分體系結構專用的源代碼,因為主處理器是中央控制單元,要訪問電路板上的任何組件通常都要經過主處理器。然而,通用驅動程序也可以管理不被特定的處理器所專用的板級硬體,這就意味著一個通用驅動程序可以配置應用到許多體系結構中去,只要該結構中包含該驅動程序對應的硬體。通用驅動程序包含初始化和管理對電路板上剩餘主要組件進行訪問的代碼,這些主要組件包括板級匯流排(I2C、PCI、PCMCIA等)、片外存儲器(控制器、2級以上高速緩存、快閃記憶體等)和片外I/O(乙太網、RS-232、顯示器、滑鼠等)。
❹ ARM 里的協處理器作用。
ARM 微處理器可支持多達 16 個協處理器,用於各種協處理操作,在程序執行的過程中,每個協處理器只執行針對自身的協處理指令,忽略 ARM 處理器和其他協處理器的指令。ARM 的協處理器指令主要用於 ARM 處理器初始化 ARM 協處理器的數據處理操作,以及在ARM 處理器的寄存器和協處理器的寄存器之間傳送數據,和在 ARM 協處理器的寄存器和存儲器之間傳送數據。 ARM 協處理器指令包括以下 5 條: — CDP 協處理器數操作指令— LDC 協處理器數據載入指令— STC 協處理器數據存儲指令— MCR ARM 處理器寄存器到協處理器寄存器的數據傳送指令— MRC 協處理器寄存器到ARM 處理器寄存器的數據傳送指令
參考:http://hi..com/gzhliu/blog/item/d6701719a574a87ddab4bdf2.html
❺ ARM嵌入式系統教程的目錄
前言
第1章嵌入式系統概述
1.1嵌入式系統的概念
1.2嵌入式系統的特點
1.3嵌入式系統的應用
1.4嵌入式系統的組成
1.5嵌入式處理器
1.6嵌入式操作系統
1.7嵌入式系統開發工具
本章小結
思考題與習題
第2章ARM體系結構
2.1RISC技術和流水線技術
2.1.1計算機體系結構
2.1.2RISC技術
2.1.3流水線技術
2.2ARM體系結構簡介
2.2.1ARM體系結構的演變
2.2.2ARM體系結構的特徵
2.2.3ARM體系的變種
2.2.4ARM系列
2.2.5ARM存儲數據類型
2.3ARM處理器工作狀態
2.3.1兩種工作狀態
2.3.2工作狀態的切換
2.4ARM處理器工作模式
2.5ARM處理器寄存器組織
2.5.1ARM狀態下的寄存器組織
2.5.2Thumb狀態下的寄存器組織
2.6ARM異常
2.6.1ARM異常概述
2.6.2ARM異常處理
2.6.3ARM異常向量表
2.6.4ARM異常優先順序
2.6.5ARM異常中斷使用的寄存器
2.7ARM存儲器和存儲器映射I/O
2.7.1ARM體系的存儲空間
2.7.2ARM存儲器格式
2.7.3非對齊存儲訪問操作
2.7.4存儲器映射I/O
2.8ARM匯流排技術
2.9ARM存儲系統
2.9.1高速緩沖存儲器Cache和緊耦合存儲器TCM
2.9.2存儲管理
2.10基於JTAG的調試系統
本章小結
思考題與習題
第3章ARM指令系統
3.1ARM指令集概述
3.1.1指令分類和指令格式
3.1.2ARM指令的條件碼
3.1.3ARM指令集編碼
3.2ARM指令定址方式
3.2.1立即定址
3.2.2寄存器定址
3.2.3寄存器移位定址
3.2.4寄存器間接定址
3.2.5變址定址
3.2.6多寄存器定址
3.2.7堆棧定址
3.2.8塊復制定址
3.2.9相對定址
3.3ARM指令
3.3.1跳轉指令
3.3.2數據處理指令
3.3.3程序狀態寄存器傳送指令
3.3.4載入和存儲指令
3.3.5協處理器指令
3.3.6異常產生指令
3.3.7其他指令
3.4Thumb指令
本章小結
思考題與習題
第4章ARM匯編程序設計
4.1ARM匯編語言語句格式
4.2ARM匯編偽操作
4.2.1符號定義偽操作
4.2.2數據定義偽操作
4.2.3匯編控制偽操作
4.2.4數據幀描述偽操作
4.2.5信息報告偽操作
4.2.6其他雜項偽操作
4.3ARM匯編語言偽指令
4.4ARM匯編語言中的符號
4.5ARM匯編語言中的表達式
4.6ARM匯編語言程序結構
4.6.1ARM映像文件的結構
4.6.2ARM映像文件各組成部分的地址映射關系
4.6.3scatter文件的應用
4.7匯編語言子程序調用
4.7.1子程序調用
4.7.2ATPCS准則
4.8C語言和匯編語言混合編程
4.8.1內嵌匯編
4.8.2C語言和匯編語言互相調用
4.8.3ARMC編譯器的特定關鍵字
4.9ARM匯編語言設計實例
4.9.1分支結構
4.9.2循環結構
本章小結
思考題與習題..
第5章XScale內核及PXA270處理器簡介
5.1XScale內核簡介
5.1.1XScale內核的特點
5.1.2XScale內核與StrongARM的區別
5.2PXA270結構及特點
5.3PXA270存儲管理單元
5.3.1內存管理單元
5.3.2系統存儲控制單元
5.3.3DMA控制器
5.4PXA270時鍾及電源管理單元
5.4.1時鍾管理單元
5.4.2電源管理單元
5.5PXA270中斷控制器
5.6PXA270I/O模塊
5.6.1GPIO
5.6.2專用鍵盤介面
5.7PXA270串列通信單元
5.7.1USB主控制器
5.7.2USB設備控制器
5.7.3UART控制器
5.7.4快速紅外介面
5.7.5SSP通信控制器
5.7.6I2C匯流排控制器
5.8PXA270定時器單元
5.8.1實時時鍾單元
5.8.2OS定時器單元
5.8.3脈沖寬度調制控制器
5.9多媒體控制單元
5.9.1AC'97控制器
5.9.2I2S控制器
5.9.3多媒體卡控制器
5.9.4記憶棒主機控制器
5.9.5視頻快速捕捉介面
5.10移動通信介面
5.10.1MSL介面
5.10.2USIM介面
5.11LCD控制器
本章小結
思考題與習題
第6章PXA270實驗教學系統設計及應用程序設計實例
6.1EELIODXScalePXA270實驗教學系統資源概述
6.2EELIOD系統硬體介面設計
6.2.1電源系統設計
6.2.2存儲系統設計
6.2.3LCD及觸摸屏介面設計
6.2.4多媒體介面設計
6.2.5通信介面設計
6.2.6通用I/O介面設計
6.3EELIOD系統程序設計實例
6.3.1系統引導程序分析
6.3.2通用I/O程序設計實例
6.3.3LCD程序設計實例
本章小結
思考題與習題
第7章嵌入式Linux
7.1概述
7.1.1Linux
7.1.2嵌入式Linux系統交叉開發環境
7.1.3開發工具GNU介紹
7.2ARMLinux在EELIOD系統上的移植
7.2.1ARMLinux開發環境的建立
7.2.2ARMLinux的交叉編譯
7.2.3ARMLinux啟動代碼的編譯及下載
7.2.4ARMLinux內核的配置與編譯
7.2.5嵌入式Linux的文件系統
7.3ARMLinux的設備驅動
7.3.1Linux的設備管理
7.3.2設備驅動程序結構
7.3.3GPIO驅動程序設計
7.3.4基於輪詢的UART驅動程序設計
7.3.5基於中斷的UART驅動程序設計
7.4ARMLinux下應用程序設計
7.4.1UART應用程序設計
7.4.2基於SOCKET的網路應用程序設計
7.4.3USB攝像頭介面應用程序設計
7.4.4Framebuffer圖片顯示應用程序設計
7.5嵌入式GUI簡介
本章小結
思考題與習題
第8章ARMADS集成開發環境
8.1ARM開發工具及開發環境簡介
8.1.1ARM開發工具簡介
8.1.2Banyan-UARMJTAG模擬工具
8.1.3ARMADS集成開發環境
8.2工程創建.調試和程序固化
8.2.1工程創建及參數設置
8.2.2使用ARMulator來調試簡單程序
8.2.3使用JTAG模擬器來調試嵌入式程序
8.2.4Semihosting調試技術
8.2.5程序的固化
本章小結
思考題與習題
第9章ARM應用實例
9.13G手機
9.1.13G手機簡介
9.1.23G手機的功能
9.1.3硬體方案
9.1.4軟體方案
9.2基於PXA270的嵌入式流媒體播放器
9.2.1系統簡介
9.2.2嵌入式流媒體播放器的硬體方案
9.2.3嵌入式流媒體播放器的軟體方案
9.3車載多媒體遠程監控服務系統
9.3.1系統簡介
9.3.2功能與指標
9.3.3方案設計
本章小結
思考題與習題
參考文獻
……
❻ 處理器緊耦合是什麼意思
緊耦合就是模塊或者系統之間關系太緊密,存在相互調用。緊耦合系統的缺點在於更新一個模塊的結果導致其它模塊的結果變化,難以重用特定的關聯模塊。
❼ ARM一些內核的聯系與區別
帶有ARM內核的處理器大概有千種以上,這里不做介紹。下面主要對各類ARM處理器的幾個重要內核版本做一個簡要介紹。
1.ARM7處理器
ARM7處理器採用了ARMV4T(馮·諾依曼)體系結構,這種體系結構將程序指令存儲器和數據存儲器合並在一起。主要特點就是程序和數據共用一個存儲空間,程序指令存儲地址和數據存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置,採用單一的地址及數據匯流排,程序指令和數據的寬度相同。這樣,處理器在執行指令時,必須先從存儲器中取出指令進行解碼,再取操作數執行運算。總體來說ARM7體系結構具有三級流水、空間統一的指令與數據Cache、平均功耗為0.6mW/MHz、時鍾速度為66MHz、每條指令平均執行1.9個時鍾周期等特性。其中的ARM710、ARM720和ARM740為內帶Cache的ARM核。ARM7指令集同Thumb指令集擴展組合在一起,可以減少內存容量和系統成本。同時,它還利用嵌入式ICE調試技術來簡化系統設計,並用一個DSP增強擴展來改進性能。ARM7體系結構是小型、快速、低能耗、集成式的RISC內核結構。該產品的典型用途是數字蜂窩電話和硬碟驅動器等,目前主流的ARM7內核是ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM7EJ-S、ARM720T。現在市場上用得最多的ARM7處理器有Samsung公司的S3C44BOX與S3C4510處理器、Atmel公司的AT91FR40162系列處理器、Cirrus公司的EP73xx系列等。通常來說前兩三年大部分手機基帶部分的應用處理器基本上都以ARM7為主。還有很多的通信模塊,如CDMA模塊、GPRS模塊和GPS模塊中都含有ARM7處理器。
2.ARM9、ARM9E處理器
ARM9處理器採用ARMV4T(哈佛)體系結構。這種體系結構是一種將程序指令存儲和數據存儲分開的存儲器結構,是一種並行體系結構。其主要特點是程序和數據存儲在不同的存儲空間中,即程序存儲器和數據存儲器。它們是兩個相互獨立的存儲器,每個存儲器獨立編址、獨立訪問。與兩個存儲器相對應的是系統中的4套匯流排,程序的數據匯流排和地址匯流排,數據的數據匯流排和地址匯流排。這種分離的程序匯流排和數據匯流排可允許在一個機器周期內同時獲取指令字和操作數,從而提高了執行速度,使數據的吞吐量提高了一倍。又由於程序和數據存儲器在兩個分開的物理空間中,因而取指和執行能完全重疊。ARM9採用五級流水處理及分離的Cache結構,平均功耗為0.7mW/MHz。時鍾速度為120MHz~200MHz,每條指令平均執行1.5個時鍾周期。與ARM7處理器系列相似,其中的ARM920、ARM940和ARM9E處理器均為含有Cache的CPU核,性能為132MIPS(120MHz時鍾,3.3V供電)或220MIPS(200MHz時鍾)。ARM9處理器同時也配備Thumb指令擴展、調試和Harvard匯流排。在生產工藝相同的情況下,性能是ARM7TDMI處理器的兩倍之多。常用於無線設備、儀器儀表、聯網設備、機頂盒設備、高端列印機及數碼相機應用中。ARM9E內核是在ARM9內核的基礎上增加了緊密耦合存儲器TCM及DSP部分。目前主流的ARM9內核是ARM920T、ARM922T、ARM940。相關的處理器晶元有Samsung公司的S3C2510、Cirrus公司的EP93xx系列等。主流的ARM9E內核是ARM926EJ-S、ARM946E-S、ARM966E-S等。目前市場上常見的PDA,比如說PocketPC中一般都是用ARM9處理器,其中以Samsung公司的S3C2410處理器居多。
3.ARM10E處理器
ARM10E處理器採用ARMVST體系結構,可以分為六級流水處理,採用指令與數據分離的Cache結構,平均功耗1000mW,時鍾速度為300MHz,每條指令平均執行1.2個時鍾周期。ARM10TDMI與所有ARM核在二進制級代碼中兼容,內帶高速32×16 MAC,預留DSP協處理器介面。其中的VFP10(向量浮點單元)為七級流水結構。其中的ARM1020T處理器則是由ARMl0TDMI、32KB指令、數據Caches及MMU部分構成的。其系統時鍾高達300MHz時鍾,指令Cache和數據Cache分別為32KB,數據寬度為64位,能夠支持多種商用操作系統,適用於下一代高性能手持式網際網路設備及數字式消費類應用。主流的ARM10內核是ARM1020E、ARM1022E、ARM1026EJ-S等。
4.SecurCore處理器
SecurCore系列處理器提供了基於高性能的32位RISC技術的安全解決方案,該系列處理器具有體積小、功耗低、代碼密度大和性能高等特點。另外最為特別的就是該系列處理器提供了安全解決方案的支持。採用軟內核技術,以提供最大限度的靈活性,以及防止外部對其進行掃描探測,提供面向智能卡的和低成本的存儲保護單元MPU,可以靈活地集成用戶自己的安全特性和其他的協處理器,目前含有SC100、SC110、SC200、SC210 4種產品。
5.StrongARM處理器
StrongARM處理器採用ARMV4T的五級流水體系結構。目前有SA110、SA1100、SA1110等3個版本。另外Intel公司的基於ARMv5TE體系結構的XScale PXA27x系列處理器,與StrongARM相比增加了I/D Cache,並且加入了部分DSP功能,更適合於移動多媒體應用。目前市場上的大部分智能手機的核心處理器就是XScale系列處理器。
6.ARM11處理器
ARM11處理器系列可以在使用130nm代工廠技術、小至2.2mm2晶元面積和低至0.24mW/MHz的前提下達到高達500MHz的性能表現。ARM11處理器系列以眾多消費產品市場為目標,推出了許多新的技術,包括針對媒體處理的SIMD,用以提高安全性能的TrustZone技術,智能能源管理(IEM),以及需要非常高的、可升級的超過2600 Dhrystone 2.1 MIPS 性能的系統多處理技術。主要的ARM11處理器有ARM1136JF-S、ARM1156T2F-S、ARM1176JZF-S、ARM11 MCORE等多種。
❽ ARM的意思是什麼
ARM 即Advanced RISC Machines的縮寫,既可以認為是一個公司的名字,也可以認為是對一類微處理器的通稱,還可以認為是一種技術的名字。
1985年4月26日,第一個ARM原型在英國劍橋的Acorn計算機有限公司誕生,由美國加州SanJoseVLSI技術公司製造。
20世紀80年代後期,ARM很快開發成Acorn的台式機產品,形成英國的計算機教育基礎。
1990年成立了Advanced RISC Machines Limited(後來簡稱為ARM Limited,ARM公司)。20世紀90年代,ARM 32位嵌入式RISC(Reced lnstruction Set Computer)處理器擴展到世界范圍,占據了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統應用領域的領先地位。ARM公司既不生產晶元也不銷售晶元,它只出售晶元技術授權。
1991 年 ARM 公司成立於英國劍橋,主要出售晶元設計技術的授權。目前,採用 ARM技術知識產權( IP )核的微處理器,即我們通常所說的 ARM 微處理器,已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網路系統、無線系統等各類產品市場,基於 ARM 技術的微處理器應用約占據了 32 位 RISC 微處理器 75 %以上的市場份額, ARM 技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。
ARM 公司是專門從事基於 RISC 技術晶元設計開發的公司,作為知識產權供應商,本身不直接從事晶元生產,靠轉讓設計許可由合作公司生產各具特色的晶元,世界各大半導體生產商從ARM公司購買其設計的 ARM 微處理器核,根據各自不同的應用領域,加入適當的外圍電路,從而形成自己的 ARM 微處理器晶元進入市場。目前,全世界有幾十家大的半導體公司都使用 ARM 公司的授權,因此既使得 ARM 技術獲得更多的第三方工具、製造、軟體的支持,又使整個系統成本降低,使產品更容易進入市場被消費者所接受,更具有競爭力。
ARM處理器的三大特點是:耗電少功能強、16位/32位雙指令集和眾多合作夥伴。
ARM商品模式的強大之處在於它在世界范圍有超過100個的合作夥伴(Partners)。ARM 是設計公司,本身不生產晶元。採用轉讓許可證制度,由合作夥伴生產晶元。
當前ARM體系結構的擴充包括:
·Thumb 16位指令集,為了改善代碼密度;
·DSP DSP應用的算術運算指令集;
·Jazeller 允許直接執行Java位元組碼。
ARM處理器系列提供的解決方案有:
·無線、消費類電子和圖像應用的開放平台;
·存儲、自動化、工業和網路應用的嵌入式實時系統;
·智能卡和SIM卡的安全應用。
ARM處理器本身是32位設計,但也配備16位指令集。一般來講存儲器比等價32位代碼節省達35%,然而保留了32位系統的所有優勢。ARM的Jazelle技術使Java加速得到比基於軟體的Java虛擬機(JVM)高得多的性能,和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增強的16位和32位算術運算能力,提高了性能和靈活性。ARM還提供兩個前沿特性來輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調試,它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核(ETMS)系列。
當前有5個產品系列——ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和SecurCore。
1、ARM7系列
優化用於對價位和功耗敏感的消費應用的低功耗32位核,有:
·嵌入式ICE-RT邏輯;
·非常低的功耗;
·三段流水線和馮·諾依曼結構,提供0.9MIPS/MHz。
2、SecurCore SC100特為安全市場設計,帶特定的抗拒竄改和反工程的特性。還帶靈活的保護單元確保操作系統和應用數據的安全。
3、ARM9系列
高性能和低功耗領先的硬宏單元,帶有:
·5段流水線;
·哈佛結構提供1.1MIPS/MHz。
ARM920T和ARM922T內置全性能的MMU、指令和數據cache和高速AMBA匯流排介面。AMBA片上匯流排是一個開放標准,已成為SoC構建和IP庫開發的事實標准。AMBA先進的高性能匯流排(AHB)介面現由所有新的ARM核支持,提供開發全綜合設計系統。
ARM940T內置指令和數據cache、保護單元和高速AMBA匯流排介面。
4、ARM9E系列
可綜合處理器,帶有DSP擴充和緊耦合存儲器(TCM)介面,使存儲器以完全的處理器速度運轉,可直接連接到內核上。
ARM966E-S用於矽片尺寸重要,而對cache沒要求的實時嵌入式應用,可配置TCM大小:0、4K、8K、16K,最大達64M。
ARM946E-S內置集成保護單元,提供實時嵌入式操作系統的cache核方案。
ARM926ET-S帶Jazelle擴充、分開的指令和數據高速AHB介面及全性能MMU。
VFP9 向量浮點可綜合協處理器進一步提高ARM9E處理器性能,提供浮點操作的硬體支持。
5、ARM10系列
硬宏單元,帶有:
·64位AHB指令和數據介面;
·6段流水線;
·1.25MIPS/MHz;
·比同等的ARM9器件性能提高50%。
兩種新的先進的節能方式得到了異常低的耗電。VFP10協處理器完善地依從ARM10器件提供高性能的浮點解決方案。
❾ 簡述arm處理器家族的主要系列各有哪些特點,及其與arm體系結構各個版本的關系
各ARM體系結構版本
ARM體系結構從最初開發到現在有了很大的改進,並仍在完善和發展。
為了清楚地表達每個ARM應用實例所使用的指令集,ARM公司定義了6種主要的ARM指令集體系結構版本,以版本號V1~V6表示
ARM版本Ⅰ: V1版架構
該版架構只在原型機ARM1出現過,只有26位的定址空間,沒有用於商業產品。
其基本性能有:
基本的數據處理指令(無乘法);
基於位元組、半字和字的Load/Store指令;
轉移指令,包括子程序調用及鏈接指令;
供操作系統使用的軟體中斷指令SWI;
定址空間:64MB(226)。
ARM版本Ⅱ: V2版架構
該版架構對V1版進行了擴展,例如ARM2和ARM3(V2a)架構。包含了對32位乘法指令和協處理器指令的支持。
版本2a是版本2的變種,ARM3晶元採用了版本2a,是第一片採用片上Cache的ARM處理器。同樣為26位定址空間,現在已經廢棄不再使用。
V2版架構與版本V1相比,增加了以下功能:
乘法和乘加指令;
支持協處理器操作指令;
快速中斷模式;
SWP/SWPB的最基本存儲器與寄存器交換指令;
定址空間:64MB。
ARM版本Ⅲ : V3版架構
ARM作為獨立的公司,在1990年設計的第一個微處理器採用的是版本3的ARM6。它作為IP核、獨立的處理器、具有片上高速緩存、MMU和寫緩沖的集成CPU。
變種版本有3G和3M。版本3G是不與版本2a向前兼容的版本3,版本3M引入了有符號和無符號數乘法和乘加指令,這些指令產生全部64位結果。
V3版架構( 目前已廢棄 )對ARM體系結構作了較大的改動:
定址空間增至32位(4GB);
當前程序狀態信息從原來的R15寄存器移到當前程序狀態寄存器CPSR中(Current Program Status Register);
增加了程序狀態保存寄存器SPSR(Saved Program Status Register);
增加了兩種異常模式,使操作系統代碼可方便地使用數據訪問中止異常、指令預取中止異常和未定義指令異常。;
增加了MRS/MSR指令,以訪問新增的CPSR/SPSR寄存器;
增加了從異常處理返回的指令功能。
ARM版本Ⅳ : V4版架構
V4版架構在V3版上作了進一步擴充,V4版架構是目前應用最廣的ARM體系結構,ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都採用該架構。
V4不再強制要求與26位地址空間兼容,而且還明確了哪些指令會引起未定義指令異常。
指令集中增加了以下功能:
符號化和非符號化半字及符號化位元組的存/取指令;
增加了T變種,處理器可工作在Thumb狀態,增加了16位Thumb指令集;
完善了軟體中斷SWI指令的功能;
處理器系統模式引進特權方式時使用用戶寄存器操作;
把一些未使用的指令空間捕獲為未定義指令
ARM版本Ⅴ : V5版架構
V5版架構是在V4版基礎上增加了一些新的指令,ARM10和Xscale都採用該版架構。
這些新增命令有:
帶有鏈接和交換的轉移BLX指令;
計數前導零CLZ指令;
BRK中斷指令;
增加了數字信號處理指令(V5TE版); 為協處理器增加更多可選擇的指令;
改進了ARM/Thumb狀態之間的切換效率;
E---增強型DSP指令集,包括全部演算法操作和16位乘法操作;
J----支持新的JAVA,提供位元組代碼執行的硬體和優化軟體加速功能。
ARM版本Ⅵ : V6版架構
V6版架構是2001年發布的,首先在2002年春季發布的ARM11處理器中使用。在降低耗電量地同時,還強化了圖形處理性能。通過追加有效進行多媒體處理的SIMD(Single Instruction, Multiple Data,單指令多數據 )功能,將語音及圖像的處理功能提高到了原型機的4倍。
此架構在V5版基礎上增加了以下功能:
THUMBTM:35%代碼壓縮;
DSP擴充:高性能定點DSP功能;
JazelleTM:Java性能優化,可提高8倍;
Media擴充:音/視頻性能優化,可提高4倍