ARM 概述
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ARM（AdvancedRISCMachines）,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(shù)的名字。
1991年ARM公司成立于英國劍橋,主要出售芯片設(shè)計技術(shù)的授權(quán)。目前,采用ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（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(yè)控制、消費類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品市場,基于ARM技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32位RISC微處理器75％以上的市場份額,ARM技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個方面。
ARM公司是專門從事基于RISC技術(shù)芯片設(shè)計開發(fā)的公司,作為知識產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商,本身不直接從事芯片生產(chǎn),靠轉(zhuǎn)讓設(shè)計許可由合作公司生產(chǎn)各具特色的芯片,世界各大半導(dǎo)體生產(chǎn)商從ARM公司購買其設(shè)計的ARM微處理器核,根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域,加入適當(dāng)?shù)耐鈬娐?從而形成自己的ARM微處理器芯片進入市場。目前,全世界有幾十家大的半導(dǎo)體公司都使用ARM公司的授權(quán),因此既使得ARM技術(shù)獲得更多的第三方工具、制造、軟件的支持,又使整個系統(tǒng)成本降低,使產(chǎn)品更容易進入市場被消費者所接受,更具有競爭力。
1.2ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域及特點
1.2.1ARM微處理器的應(yīng)用領(lǐng)域
到目前為止,ARM微處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域：
1、工業(yè)控制領(lǐng)域：作為32的RISC架構(gòu),基于ARM核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場的大部分市場份額,同時也逐漸向低端微控制器應(yīng)用領(lǐng)域擴展,ARM微控制器的低功耗、高性價比,向傳統(tǒng)的8位/16位微控制器提出了挑戰(zhàn)。
2、無線通訊領(lǐng)域：目前已有超過85%的無線通訊設(shè)備采用了ARM技術(shù),ARM以其高性能和低成本,在該領(lǐng)域的地位日益鞏固。
3、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：隨著寬帶技術(shù)的推廣,采用ARM技術(shù)的ADSL芯片正逐步獲得競爭優(yōu)勢。此外,ARM在語音及視頻處理上行了優(yōu)化,并獲得廣泛支持,也對DSP的應(yīng)用領(lǐng)域提出了挑戰(zhàn)。
4、消費類電子產(chǎn)品：ARM技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機頂盒和游戲機中得到廣泛采用。
5、成像和安全產(chǎn)品：現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機和打印機中絕大部分采用ARM技術(shù)。手機中的32位SIM智能卡也采用了ARM技術(shù)。
除此以外,ARM微處理器及技術(shù)還應(yīng)用到許多不同的領(lǐng)域,并會在將來取得更加廣泛的應(yīng)用。
1.2.2ARM微處理器的特點
采用RISC架構(gòu)的ARM微處理器一般具有如下特點：
1、體積小、低功耗、低成本、高性能;
2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集,能很好的兼容8位/16位器件;
3、大量使用寄存器,指令執(zhí)行速度更快;
4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成;
5、尋址方式靈活簡單,執(zhí)行效率高;
6、指令長度固定;
1.3ARM微處理器系列
ARM微處理器目前包括下面幾個系列,以及其它廠商基于ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器,除了具有ARM體系結(jié)構(gòu)的共同特點以外,每一個系列的ARM微處理器都有各自的特點和應(yīng)用領(lǐng)域。
?。瑼RM7系列
?。瑼RM9系列
－ARM9E系列
?。瑼RM10E系列
－SecurCore系列
－Inter的Xscale
?。璉nter的StrongARM
其中,ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10為4個通用處理器系列,每一個系列提供一套相對獨特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。SecurCore系列專門為安全要求較高的應(yīng)用而設(shè)計。
以下我們來詳細了解一下各種處理器的特點及應(yīng)用領(lǐng)域。
1.3.1ARM7微處理器系列
ARM7系列微處理器為低功耗的32位RISC處理器,最適合用于對價位和功耗要求較高的消費類應(yīng)用。ARM7微處理器系列具有如下特點：
?。哂星度胧絀CE－RT邏輯,調(diào)試開發(fā)方便。
?。瓨O低的功耗,適合對功耗要求較高的應(yīng)用,如便攜式產(chǎn)品。
?。軌蛱峁?.9MIPS/MHz的三級流水線結(jié)構(gòu)。
?。a密度高并兼容16位的Thumb指令集。
?。瓕Σ僮飨到y(tǒng)的支持廣泛,包括WindowsCE、Linux、PalmOS等。
?。噶钕到y(tǒng)與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容,便于用戶的產(chǎn)品升級換代。
?。黝l最高可達130MIPS,高速的運算處理能力能勝任絕大多數(shù)的復(fù)雜應(yīng)用。
ARM7系列微處理器的主要應(yīng)用領(lǐng)域為：工業(yè)控制、Internet設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、移動電話等多種多媒體和嵌入式應(yīng)用。
ARM7系列微處理器包括如下幾種類型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、
ARM720T、ARM7EJ。其中,ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器,屬低端ARM處理器核。TDMI的基本含義為：
T：支持16為壓縮指令集Thumb;
D：支持片上Debug;
M：內(nèi)嵌硬件乘法器（Multiplier）
I：嵌入式ICE,支持片上斷點和調(diào)試點;
1.3.2ARM9微處理器系列
ARM9系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特點：
?。?級整數(shù)流水線,指令執(zhí)行效率更高。
－提供1.1MIPS/MHz的哈佛結(jié)構(gòu)。
－支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
?。С?2位的高速AMBA總線接口。
?。阅艿腗MU,支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。
－MPU支持實時操作系統(tǒng)。
－支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。
ARM9系列微處理器主要應(yīng)用于無線設(shè)備、儀器儀表、安全系統(tǒng)、機頂盒、高端打印機、數(shù)字照相機和數(shù)字攝像機等。
ARM9系列微處理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三種類型,以適用于不同的應(yīng)用場合。
1.3.3ARM9E微處理器系列
ARM9E系列微處理器為可綜合處理器,使用單一的處理器內(nèi)核提供了微控制器、DSP、Java應(yīng)用系統(tǒng)的解決方案,極大的減少了芯片的面積和系統(tǒng)的復(fù)雜程度。ARM9E系列微處理器提供了增強的DSP處理能力,很適合于那些需要同時使用DSP和微控制器的應(yīng)用場合。
ARM9E系列微處理器的主要特點如下：
?。С諨SP指令集,適合于需要高速數(shù)字信號處理的場合。
－5級整數(shù)流水線,指令執(zhí)行效率更高。
－支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
－支持32位的高速AMBA總線接口。
－支持VFP9浮點處理協(xié)處理器。
?。阅艿腗MU,支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。
－MPU支持實時操作系統(tǒng)。
－支持數(shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。
－主頻最高可達300MIPS。
ARM9系列微處理器主要應(yīng)用于下一代無線設(shè)備、數(shù)字消費品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、存儲設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域。
ARM9E系列微處理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三種類型,以適用于不同的應(yīng)用場合。
1.3.4ARM10E微處理器系列
ARM10E系列微處理器具有高性能、低功耗的特點,由于采用了新的體系結(jié)構(gòu),與同等的ARM9器件相比較,在同樣的時鐘頻率下,性能提高了近50％,同時,ARM10E系列微處理器采用了兩種先進的節(jié)能方式,使其功耗極低。
ARM10E系列微處理器的主要特點如下：
－支持DSP指令集,適合于需要高速數(shù)字信號處理的場合。
?。?級整數(shù)流水線,指令執(zhí)行效率更高。
－支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
?。С?2位的高速AMBA總線接口。
?。С諺FP10浮點處理協(xié)處理器。
－全性能的MMU,支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多種主流嵌入式操作系統(tǒng)。
?。С謹?shù)據(jù)Cache和指令Cache,具有更高的指令和數(shù)據(jù)處理能力
－主頻最高可達400MIPS。
－內(nèi)嵌并行讀/寫操作部件。
ARM10E系列微處理器主要應(yīng)用于下一代無線設(shè)備、數(shù)字消費品、成像設(shè)備、工業(yè)控制、通信和信息系統(tǒng)等領(lǐng)域。
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