关于ARM模型的问题
ARM指令集的历史
作者:xdpeter提交日期:2006年4月-12 20: 01: 00
第2章介绍了典型的ARM架构。
一、版本介绍
到目前为止，ARM架构* * *已经定义了六个版本，版本号分别为1-6。同时，每个版本中都有一些变体。在这里，一些特定的功能称为ARM架构的变体，比如支持Thumb指令集，称为T变体。长乘法指令(M变体)、ARM媒体功能扩展(SIMD)变体、支持JAVA的J变体以及E变体增强功能。
目前ARM处理器核心有六大系列产品:ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、SecurCore以及最新的ARM11系列。下表显示了英特尔XScale微体系结构和StrongARM产品的性能。
ARM7性能特征
缓存大小
(指令/数据)存储器管理单元
紧密耦合存储器
(中医)爵士乐
拇指
死后无子女。
AHB接口
ARM7TDMI一无所有，一无所有，一无所有。
ARM7TDMI-S什么都没有，什么都没有，什么都没有
ARM7EJ-S一无所有，一无所有，一无所有。
ARM720T 8K MMU什么都没有。
ARM7采用ARMV4T(Newman)结构，分为三级流水线和空间统一的指令和数据缓存。平均功耗0.6mW/MHz，时钟速度66MHz，每条指令平均执行65，438+0.9个时钟周期。其中ARM710、ARM720、ARM740是内置缓存的ARM核。具有以下特点:
-采用嵌入式ICE-RT逻辑，调试和开发方便。
-功耗极低，适用于高功耗要求的应用，如便携式产品。
-它可以提供0.9兆位/兆赫的三级流水线结构。
-代码密度高，兼容16位Thumb指令集。
-广泛支持操作系统，包括Windows CE、Linux、Palm OS等。
-指令系统兼容ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列，方便用户升级产品。
-最高频率可达130 IPS，高速运算处理能力可胜任大部分复杂应用。
ARM7系列微处理器的主要应用领域有:工业控制、互联网设备、网络和调制解调器设备、手机等多媒体和嵌入式应用。ARM7系列微处理器包括以下类型的内核:ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM720T和ARM7EJ。其中ARM7TMDI是应用最广泛的32位嵌入式RISC处理器，属于低端ARM处理器核心。TDMI的基本含义是:t:支持16作为压缩指令集Thumb；d:支持片上调试；m:嵌入式硬件乘法器)I:嵌入式ICE，支持片上断点和调试点；
从ARM提供的ARM7数据表可以看出，ARM7是32位RISC架构，结构相对简单。与具有五级流水线的一般32位RISC结构相比，流水线的设计被简化。一方面限制了ARM7芯片性能的提升，另一方面使得ARM7的结构更加简单，不必考虑多级流水线中需要解决的冲突等复杂棘手的问题，有利于简化设计，提高设计的正确性和有效性。
由于指令长度和格式的限制，在ARM7的通用指令中，只能访问4位寄存器空间，这与其他32位RISC架构可以访问5位和6位寄存器空间不同。ARM7允许用户通过特殊模式转换访问其他15通用寄存器。
ARM7的所有指令都是有条件执行的。这在目前主流的32位RISC架构中并不多见。通过在指令中设置条件域，编译器可以有条件地完成指令的条件执行功能，优化编译效果。此外，由于条件字段的引入，在设计流水线时需要考虑解码后的指令能否执行。
ARM7中除了存储器访问指令以外的所有指令都是基于寄存器进行操作的，这是典型的RISC设计思想。
注:arm架构的版本和命名方式。
arm架构* * *定义了六个版本，版本号分别为1 ~ 6。
arm系统的变体:一些特定的功能被称为arm系统的变体。
#T variant (Thumb指令集)代表Thumb，可以从16位指令集扩展到32位ARM指令集。
#D:代表Debug，用于调试的结构放在内核中。通常是边界扫描链JTAG，可以使CPU进入调试模式，方便进行断点设置和单步调试。
#M变体(长乘法指令)代表乘法器，是一个8位乘法器。
#I代表EmbeddedICE Logic，是实现断点观测和变量观测的逻辑电路部分，TAP控制器可以连接到边界扫描链。
#E变体(增强指令)DSP指令支持。
#J variant (Java加速器Jazelle)JAVA指令支持。
#SIMD变体(arm媒体功能扩展)单指令流和多数据流(SIMD)的能力使软件能够更有效地完成音频和图像编码器等高性能媒体应用。
手臂/拇指系统版本的琴弦由以下部分组成:
#弦乐ARMV
#arm指令集版本号，1 ~ 6
#ARM指令集的版本号后面是表示包含的变体的字符。由于变体M在ARM系统版本4之后已经成为系统的标准功能，所以通常不需要列出字符M。
#最后一个字符x表示排除了某些书写功能。例如，在一些早期的E变体中，不包括双字读指令LDRD、双字写指令STRD、协处理器的寄存器传输指令MCRR/MRRC以及高速缓存预取指令PLD。这个E的变体叫做ExP，其中X代表lack，P代表上述指令。如ARMv3M、ARMv5xM、ARMv6等。
例如:arm V5 XM-& gt；ARMv+4+x+M
ARM9性能特征
缓存大小
(指令/数据)存储器管理单元
紧密耦合存储器
(中医)爵士乐
拇指
死后无子女。
AHB接口
ARM920T 16K/16K MMU可选。
带或不带ARM922T 8K/8K MMU。
ARM940T 4K/4K MMU可用。
ARM9采用ARMV4T(哈佛)结构，五级流水线处理，独立缓存结构，平均功耗0.7mW/MHz。时钟速度为1.20 MHz-200 MHz，每条指令平均执行1.5个时钟周期。与ARM7系列类似，ARM920、ARM940和ARM9E都是带缓存的CPU核心。性能为132 IPS(120 MHz时钟，3.3V电源)或220 IPS(200 MHz时钟)。
ARM9 E性能特征
缓存大小
(指令/数据)存储器管理单元
紧密耦合存储器
(中医)爵士乐
拇指
死后无子女。
AHB接口
arm 926 ejs 4-128k/4-128 MMU有双AHB。
arm 946 ejs 4-1MB/4-1MB MMU，带或不带AHB。
ARM966ES，没什么，没什么，AHB
ARM9E系列微处理器是集成处理器，利用单个处理器内核为微控制器、DSP和Java应用系统提供解决方案，大大降低了芯片面积和系统复杂度。ARM9E系列微处理器提供增强的DSP处理能力，非常适合那些需要同时使用DSP和微控制器的应用。
ARM9E系列微处理器的主要特点如下:-支持DSP指令集，适用于需要高速数字信号处理的场合。-5级整数流水线，指令执行效率更高。-支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。-支持32位高速AMBA总线接口。-支持VFP9浮点处理协处理器。-全性能MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等主流嵌入式操作系统。-MPU支持实时操作系统。-支持数据缓存和指令缓存，具有更高的指令和数据处理能力。-主频最高可达300兆。ARM9系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备等领域。ARM9E系列微处理器包括ARM926EJ-S、ARM946E-S、ARM966E-S三种型号，适用于不同的应用场合。
ARM10 E的性能特点
缓存大小
(指令/数据)存储器管理单元
紧密耦合存储器
(中医)爵士乐
拇指
死后无子女。
AHB接口
ARM1020E 32K/32K MMU，带或不带双AHB
arm 1022 e 16k/16 kmmu，带或不带双AHB。
ARM1026EJ-S可变MMU+ MMU有双AHB。
ARM10采用ARMV5T结构，六级流水线处理，指令和数据分离的缓存结构。平均功耗1000mW，时钟速度300MHz，每条指令平均执行1.2个周期，其中ARM1020是带缓存的版本。ARM10TDMI:二进制级兼容所有ARM核，高速32X16MAC，预留DSP协处理器接口。其中VFP10(向量浮点单元)是七级流水线结构。arm 1020t:arm 10 tdmi+32k caches+MMU结构，300MHz时钟，功耗为1W(2.0V电源)或200mw (1.5v电源)。指令缓存和数据缓存分别为32K和64位。能够开发各种商业操作系统。它适用于下一代高性能手持互联网设备和数字消费应用。
ARM10E系列微处理器具有高性能、低功耗的特点。与同等的ARM9器件相比，ARM10E系列的微处理器由于采用了新的架构，在相同的时钟频率下性能提升了近50%。同时，ARM10e系列的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:-支持DSP指令集，适用于需要高速数字信号处理的场合。-6级整数流水线，指令执行效率更高。-支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。-支持32位高速AMBA总线接口。-支持VFP10浮点处理协处理器。-全性能MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等主流嵌入式操作系统。-支持数据缓存和指令缓存，具有更高的指令和数据处理能力-主频最高可达400MIPS。-嵌入式并行读/写操作单元。ARM10E系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领域。ARM10E系列的微处理器包括ARM1020E、ARM1022E、ARM1026EJ-S三种型号，适用于不同的应用场合。
ARM11的性能特点
缓存大小
符号点(指令/数据)
算术存储器管理单元
紧密耦合存储器
(中医)爵士乐
SIMD
死后无子女。
AHB接口
ARM1136J-S 4-64K无MMU有有四个64
比特AHB
ARM1136JF-S 4-64K带MMU，带四个64。
比特AHB
ARM11是ARMv6架构的首次实现，也是ARM11微结构的设计目的。