arm學習之體系結構的技術特徵發展
ARM (Advanced RISC Machines)有三種含義:
一個公司的名稱 一類微處理器的名稱 一種技術的名稱
ARM技術特徵:
作為一種先進的RISC微處理器,有如下特點:
體積小,功耗小,低成本,高效能
%%:支援16位/32位雙指令集,能很好的相容8位/16位器件;
&&:大量的暫存器,使得指令執行速度更快;
@@:大多數資料操作都在暫存器中完成;
¥¥:定址方式靈活簡單,執行效率高;
**:指令長度固定。
RISC與CISC的概念:
RISC:精簡指令集計算機,其著重於 如何 使計算機的 結構更加簡單, 處理速度 更加快速。
其選取了使用頻率最高的簡單指令,摒棄了複雜指令,固定了指令的長度,不用或者少用微碼控制,這些特點使得RISC更加適用於嵌入式處理器。
CISC:傳統的複雜指令計算機, 更側重 於 硬體執行指令的功能性, 使 CISC指令及處理器的 硬體結構變得複雜。
使得處理器的成本變高,晶片體積增加,影響在嵌入式產品的應用。
RISC與CISC的主要區別:
RISC CISC
指令集 一個週期執行一條指令,通過簡單指 指令不固定長,執行需要多個週期
令的組合實現複雜指令操作,指令固定長度
流水線 流水線每週期前進一步指令執行需要呼叫微程式碼的一個微程式
暫存器 更多通用暫存器用特定目的 的專用暫存器
Load/Store 獨立的Load和Store指令完成資料在暫存器處理器能夠直接處理儲存器中的資料
結構 和外部儲存器之間的傳輸
ARM體系架構發展:
體系架構的定義:定義了指令集和基於這一體系下處理器的程式設計模型。基於同種體系架構可以有多種處理器,每個處理器的效能不同,面向應用不同,每個處理器都要遵循這一體系架構。ARM體系架構為嵌入式系統發展商提供了很高的系統性能。同時保持了優異的功耗和效率。
目前ARM有8個架構:
v1架構:地址空間採用26位,定址空間是64MB,在目前版本已經不使用這種架構。
v2架構:在v1的基礎上,增加了乘法指令並且支援協處理器指令,但任然採用的26位地址空間。
v3:實現了32位地址空間,指令結構相對完善。
v4:增加了半字指令的讀取和寫入操作。增加了處理器模式,並且有了T變種———v4T, 在THumb狀態下支援的是16位的Thumb指令集。
屬於v4T(支援Thumb指令)體系架構的處理器(核)有
ARM7TDMI, ARM7TDMI-S, ARM740T, ARM720T, ARM710T, ARM910T ARM920T ARM940T 和 StrongARM(Intel 公司產品)
v5提升了ARM和Thumb兩種指令的互動工作能力,同時有了DSP指令(v5E架構),java指令(v5j架構)的支援。相關產品可以上網google。
v6架構:增加了媒體指令。v6架構的產品有ARM11 v6架構包含了ARM體系中所有的四種特殊指令:DSP指令,java指令Thumb指令和Media指令。
v7架構:採用了Thumb-2技術。比32位程式碼少使用了32%的記憶體,見笑了系統開銷,同時比已有的基於Thumb技術搞出了38%的效能。v7架構還採用了NEON技術,將DSP和
媒體處理能力極高了近4倍,並且改良了浮點運算。滿足下一代對3d圖形,遊戲屋裡應用及傳統嵌入式控制應用的需求。
v8架構:是在32位ARM架構上開發的,將被首先用於對擴充套件虛擬地址和64位資料處理技術有更高要求的產品領域,如企業應用,高檔消費電子產品。
v8架構包含兩個執行狀態:AArch64,AArch32。 AArch64執行狀態 針對64位處理技術,引進一個全新指令集 A64,可以存取大虛擬地址空間;
而AArch32執行狀態將支援現有的ARM指令集。目前v7架構的只要特徵都將在v8架構中得以保留或進一步擴充套件:如TrustZone技術,虛擬化技術,NEON advanced SIMD 技術等。
大體就是這些東西。