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ARM架構(gòu)解析

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所屬頻道:新聞中心

關鍵詞:ARM架構(gòu),單片機,微處理器,SOC

      先來談一下ARM的發(fā)展史:1978年12月5日,物理學家Hermann Hauser和工程師Chris Curry,在英國劍橋創(chuàng)辦了CPU公司(Cambridge Processing Unit),主要業(yè)務是為當?shù)厥袌龉娮釉O備。1979年,CPU公司改名為Acorn計算機公司。

      80年代中期,Acorn的一個小團隊要為他們的下一代計算機挑選合適的處理器,根據(jù)他們提供的技術需求,在當時的市場上無法找到合適的處理器,于是Acorn決定自己設計一個處理器。一個小團隊僅僅用了18個月就完成了從設計到實現(xiàn)的全過程,這是一臺RISC指令集的計算機,叫做Acorn RISC Machine(簡稱ARM)。后來Acorn公司沒落了,而處理器設計部門被分了出來,組成了一家新公司。

      ARM公司主要設計ARM系列AISC處理器內(nèi)核,它不生產(chǎn)芯片,只提供IP核。先以一個例子解釋一下架構(gòu)、核、處理器和芯片:S3C2440,這是一款SoC芯片,注意,它不是cpu,2440和我們熟知的51單片機有點類似,都屬于嵌入式,嵌入式的發(fā)展到目前經(jīng)歷了三個階段,分別是SCM、MCU、SoC。51屬于SCM或MCU,而2440就屬于SoC了,先來看看51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

    ARM架構(gòu)解析

     

      其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以簡單的分成兩部分:cpu和外設。再來看2440的:

    ARM架構(gòu)解析

      中間的那個arm920t就是它的處理器,處理器和核在我看來在這里是一個概念,只不過一個是硬概念,一個是軟概念。這里的920t就既是處理器又是核。而三星做的就是除了這個cpu外其他的東西。

      那架構(gòu)呢?再來看一張圖。

    ARM架構(gòu)解析

      其中左側(cè)的就是架構(gòu),右側(cè)的是處理器,也可以叫核。arm首個最成功的cpu是ARM7TDMI,是基于ARMv4的。ARM架構(gòu)包含了下述RISC特性:

      讀取/儲存 架構(gòu)

      不支援地址不對齊內(nèi)存存取(ARMv6內(nèi)核現(xiàn)已支援)

      正交指令集(任意存取指令可以任意的尋址方式存取數(shù)據(jù)Orthogonal instruction set)

      大量的16 × 32-bit 寄存器陣列(register file)

      固定的32 bits 操作碼(opcode)長度,降低編碼數(shù)量所產(chǎn)生的耗費,減輕解碼和流水線化的負擔。

      大多均為一個CPU周期執(zhí)行。

      不同版本的架構(gòu)會有所調(diào)整。

      和三星相同的其他和arm合作的各大廠商通常會把它的CPU和各類外圍IP都放到一起,然后自己拿著圖紙去流片,生產(chǎn)出來的也是一個正方形,下面有很多引腳,這個東西不僅包含了CPU,還包含了其他的控制器,這個東西就叫做SOC(system on chip)。從英文來看,所謂的四核SOC什么的,本意就不是單指CPU,而是四核系統(tǒng)。

      所以目前各大廠商所做的事情,就是買來ARM的授權(quán),得到ARM處理器的源代碼,而后自己搞一些外圍IP(或者買或者自己設計),組成一個SOC后,去流片。不同的SOC,架構(gòu)不同(就是CPU如何和IP聯(lián)系起來,有的以總線為核心,有的以DDR為核心),所以,海思是擁有自主產(chǎn)權(quán)的SOC架構(gòu)??墒牵瑹o論任何廠商,再怎么折騰,都沒有怎么動過CPU,ARM核心就好好的呆在那里,那就是中央處理器。

      目前ARM的產(chǎn)品天梯:

    ARM架構(gòu)解析

      ARM命名規(guī)則:

      第一個數(shù)字:系列名稱:eg.ARM7、ARM9

      第二個數(shù)字:Memory system

      2:帶有MMU

      4:帶有MPU

      6:無MMU與MPU

      第三個數(shù)字:Memory size

      0:標準Cache(4-128k)

      2:減小的Cache

      6:可變的Cache

      第四個字符:T:表示支持Thumb指令集

      D:表示支持片上調(diào)試(Debug)

      M:表示內(nèi)嵌硬件乘法器(Multiplier)

      I :支持片上斷點和調(diào)試點

      E:表示支持增強型DSP功能

      J :表示支持Jazelle技術,即Java加速器

      S:表示全合成式

    (審核編輯: 滄海一土)

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