嵌入式系统应用与开发之ARM架构培训课件.pptx

第二章ARM体系结构;2.1ARM架构的发展;;;;;;2.2ARM架构的特点;小知识：RISC体系结构;指令类型;1979年美国加州大学伯克利分校提出了RISC（ReducedInstructionSetComputer，精简指令集计算机）的概念，RISC并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。RISC结构优先选取使用频最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻地方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等措施来达到上述目的。;RISC体系结构应具有如下特点：

采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有2～3种。

使用单周期指令，便于流水线操作执行。

大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。

现代的CPU往往采用CISC的外围，内部加入了RISC的特性，如超长指令集CPU就是融合了RISC和CISC的优势，成为未来的CPU发展方向之一。;;;;;;;2.3ARM的分类;1.ARM7微处理器系列;;;;2.ARM9微处理器系列;;3.ARM9E微处理器系列;ARM9E系列微处理器的主要特点如下：

支持DSP指令集，适合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位的高速AMBA总线接口

;支持VFP9浮点处理协处理器。

全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。

MPU支持实时操作系统。

支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。

主频最高可达300MIPS。;4.ARM10E微处理器系列;ARM10E系列微处理器的主要特点如下：

支持DSP指令集，适合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位的高速AMBA总线接口。

支持VFP10浮点处理协处理器。

全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。

支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力

主频最高可达400MIPS。

内嵌并行读/写操作部件。;2.4ARM架构;;1.ALU算术逻辑运算单元;;2.Barrelshifter桶形移位寄存器;;3.Multiplicator高速乘法器;;4.FloatPoint浮点部件;;5.Controller控制器;;6.Registers寄存器;;;;;;2.5ARM流水线结构;SequentialLaundry;PipelinedLaundry:StartworkASAP;Pipeliningdoesn’thelplatencyofsingletask,ithelpsthroughputofentireworkload

Pipelineratelimitedbyslowestpipelinestage

Multipletasksoperatingsimultaneouslyusingdifferentresources

Potentialspeedup=Numberpipestages

Unbalancedlengthsofpipestagesreducesspeedup

Timeto“fill”pipelineandtimeto“drain”itreducesspeedup

StallforDependences;计算机中的一条指令的执行可以分若干个阶段：

1.取指，从存储器中取出指令（fetch）

2.译码，指令译码（dec）

3.取操作数，假定操作数从寄存器组中取（reg）

4.执行运算（ALU）

5.存储器访问，操作数与存储器有关（mem）

6.结果写回寄存器（res）;;;;1.ARM三级流水线结构;;2.ARM五级流水线结构;TheFiveStagesofLoad;;3.ARM流水线设计;;;;9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。10月-2010月-20Sunday,October18,2020

10、人的志向通常和他们的能力成正比例。23:25:5023:25:5023:2510/18/2020