ARM 处理器

ARM 处理器简介

ARM（Advanced RISC Machines）
ARM 处理器是一种低功耗高性能的 32 位 RISC 处理器，ARM 处理器是一个综合体，ARM 公司自身并不制造微处理器，而是由 ARM 的合作伙伴来制造，作为 SOC（System On Chip）的典型应用

ARM 处理器体系结构
ARM 体系结构共定义了 6 个版本，从版本 1 到版本 6，ARM 体系的指令集功能 不断扩大，不同系列的 ARM 处理器，性能差别很大，应用范围和对象也不尽相同，但是， 如果是相同的 ARM 体系结构，那么基于它们的应用软件是兼容的。

V4 结构 V4 结构的 ARM 处理器增加了半字指令的读取和写入操作，增加了处理器系统模式，并 且有了 T 变种-V4T，在 Thumb 状态下所支持的是 16 位的 Thumb 指令集。
属 于 V4T（支持 Thumb 指令）体系结构的处理器（核）有 ARM7TDMI，ARM7TDMI-S（ARM7TDMI 可综 合版本） ，ARM710T（ARM7TDMI 核的处理器） ，ARM720T（ARM7TDMI 核的处理器） ， ARM740T （ARM7TDMI 核的处理器） ，ARM9TDMI， ARM910T （ARM9TDMI 核的处理器） ， ARM920T（ARM9TDMI 核的处理器） ，ARM940T（ARM9TDMI 核的处理器） ，StrongARM （Intel 公司的产品） 。

V5 结构 V5 结构的 ARM 处理器提升了 ARM 和 Thumb 两种指令的交互工作能力， 同时有了 DSP 指令-V5E 结构、Java 指令-V5J 结构的支持。 属于 V5T（支持 Thumb 指令）体系结构的处理器（核）有 ARM10TDMI，ARM1020T （ARM10TDMI 核处理器） 。 属于 V5TE（支持 Thumb，DSP 指令）体系结构的处理器（核）有 ARM9E，ARM9E-S （ARM9E 可综合版本） ，ARM946（ARM9E 核的处理器） ，ARM966（ARM9E 核的处理器） ， ARM10E，ARM1020E（ARM10E 核处理器） ，ARM1022E（ARM10E 核的处理器） ，Xscale （Intel 公司产品） 。属于 V5TEJ（支持 Thumb，DSP 指令，Java 指令）体系结构的处理器（核）有 ARM9EJ， ARM9EJ-S（ARM9EJ 可综合版本） ，ARM926EJ（ARM9EJ 核的处理器） ，ARM10EJ。

V6 结构 V6 结构是在 2001 年发布的，在该版本中增加了媒体指令，属于 V6 体系结构的处理器 核有 ARM11（2002 年发布） 。V6 体系结构包含 ARM 体系结构中所有的 4 种特殊指令集： Thumb 指令（T） 、DSP 指令（E） 、Java 指令（J）和 Media 指令。

目前，基于 ARM 核结构的微处理器目前包括下面几个系列。
 • ARM7 系列 ARM7 系列包括 ARM7TDMI、ARM720T、ARM7TDMI-S、ARM7EJ，该系列中，使用 最广泛的是基于 ARM7TDMI 核的 ARM 处理器，比如 Samsung 的 S3c4510B、S3c44b0x 等，

后缀 TDMI 的含义如下。
T：表示支持 Thumb 指令集。
D：表示支持片上调试（Debug） 。
M：表示内嵌硬件乘法器（Multiplier） 。
I：表示支持片上断点和调试点。

 • ARM9 系列 ARM9 系列包括 ARM920T、 ARM922T 和 ARM940T。 ARM9 处理器采用了 5 级流水线， 指令执行效率较 ARM7 有较大提高，而且带有 MMU 功能，这也是与 ARM7 的重要区别。 同时，该系列的处理器支持指令 Cache 和数据 Cache，因而具有更高的数据处理能力，主要 应用在无线设备、手持终端、数字照相机等。 • ARM9E 系列 ARM9E 系列包括 ARM926EJ-S、ARM946E-S、ARM966E-S、ARM968E-S，该系列的处 理器是综合类的处理器，它使用单一的处理器核提供了微控制器、DSP、Java 应用，因而非 常适应于同时使用 DSP 和微控制器的场合。采用了 5 级流水线，支持 DSP 指令集、32 位的 高速 AMBA 总线接口，带有 MMU 功能，最高主频可达 300MIPS。

• ARM10E 系列 ARM10E 系列包括 ARM1020E、ARM1022E、ARM1026EJ-S，该系列的 ARM 处理器采 用了新的体系结构，同 ARM9 系列的相比有了很大的提高，采用了更高的 6 级流水线结构， 支持 DSP 指令， 适合同时需要高速数字信号处理的场合， 支持 64 位的高速 AMBA 总线接口、 32 位的 ARM 指令集和 16 位的 Thumb 指令集。主要应用于下一代的无线设备、数字消费 品等。

• ARM11 系列 ARM11 系列包括 ARM1136J(F)-S，ARM1156T2(F)-S，ARM1176JZ(F)-S，AMR 公司在 2003 年推出了 ARM11 架构的核，基于 ARM11 核结构的处理器具有更高的性能，尤其是在 多媒体处理能力方面，采用了先进的 0.13µm 工艺，最高工作频率可达 750MHz。 • SecurCore 系列 SecurCore 系列包括 SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore SC200 和 SecurCore SC22，SecurCor 系列处理器专为安全需要而设计，提供了对于安全方案解决的支持，主要应用在比如电子商务、电子银行、网络认证等对安全性要求很高的场合。 • Inter 的 Xscale Xscale 处理器是 Intel 公司基于 ARMV5TE 体系结构的解决方案，是一款高性能、低功 耗的 32 位 RISC 处理器，有 PXA25x 系列和 PXA27x 系列

Linux 与 ARM 处理器
Linux 具有诸多内在优点，非常适合于嵌入式操作系统。
• Linux 的内核精简而高效， 针对不同的实际需求， 可将内核功能进行适当地剪裁， Linux 内核可以小到 100KB 以下，减少了对硬件资源的消耗。
• Linux 是一款优秀的网络操作系统，Linux 具 有完善的网络性能，并且具有多种网络服务程序，而操作系统具备网络特性是很重要的。
• Linux 的可移植性强，方便移植到许多硬件平台，其模块化的特点也便于开发人员进 行删减和修改，同时，Linux 还具有一系列优秀的开发工具，嵌入式 Linux 为开发者提供了 一整套的工具链（Tool Chain） ，能够很方便地实现从操作系统内核到用户态应用软件各个级 别的调试。
• Linux 源码开放，软件资源丰富，目前可以支持多种硬件平台


ARM 指令集