ARM微处理器硬件结构.ppt

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1、第2章ARM微处理器硬件结构中国矿业大学信息与电气工程学院中国矿业大学信息与电气工程学院嵌入式处理器体系结构按体系结构的不同可分为五大类ARMPOWERPCMIPSX86SH系列中国矿业大学信息与电气工程学院第2章ARM微处理器硬件结构2.0什么是ARM2.0CISC和RISC技术2.1计算机体系结构分类冯•诺依曼结构哈佛结构2.2ARM的版本及系列2.3ARM处理器结构2.4存储系统机制2.5嵌入式系统的开发中国矿业大学信息与电气工程学院掌握冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构两种计算机体系结构及其区别。了解RIS

2、C技术。了解ARM定义、版本及处理器版本。了解ARM处理器结构。了解存储系统机制。本章要求：第2章ARM微处理器硬件结构中国矿业大学信息与电气工程学院2.0什么是ARMARM是AdvancedRISCMachine的缩写，它是一家微处理器行业的知名企业，该企业设计大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器。1985年第一个ARM原型在英国剑桥诞生。公司的特点是只设计芯片，不生产芯片。提供ARM技术知识产权（IP）核，将技术授权给世界上许多著名的半导体、软体和OEM厂商，并提供服务。中国矿业大学信息与电气工程学院2.

3、0什么是ARM有多个版本，除了一些Unix图形工作站之外，大多数ARM核心的处理器都是用在嵌入式领域。ARM既可以认为是一个公司的名字，也可认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。中国矿业大学信息与电气工程学院中国矿业大学信息与电气工程学院ARMPartnershipModelCISC：复杂指令集计算机（ComplexInstructionSetComputer）具有大量的指令和寻址方式8/2原则：80%的程序只使用20%的指令大多数程序只使用少量的指令就能够运行。RISC：精简指令集计算机（Re

4、ducedInstructionSetComputer）在通道中只包含最有用的指令确保数据通道快速执行每一条指令使CPU硬件结构设计变得更为简单2.0CISC和RISC技术中国矿业大学信息与电气工程学院RISC体系结构特点：指令集中的大多数指令只需要执行简单和基本的功能；减少存储器访问指令；芯片逻辑采用硬布线逻辑；减少指令数和寻址方式指令译码简化。典型的高性能RISC处理器MIPS公司的SGI:MIPS(1986)SUN公司的SPARC(1987)HP公司的PA-RISC,IBM,Motorola公司的Power

5、PCDEC、Compac公司的AlphaAXPIBM的RS6000(1990)第一台SuperscalarRISC机中国矿业大学信息与电气工程学院CISC与RISC的对比类别CISCRISC指令系统指令数量很多较少，通常少于100执行时间有些指令执行时间很长，如整块的存储器内容拷贝；或将多个寄存器的内容拷贝到存贮器没有较长执行时间的指令编码长度编码长度可变，1-15字节编码长度固定，通常为4个字节寻址方式寻址方式多样简单寻址操作可以对存储器和寄存器进行算术和逻辑操作只能对寄存器进行算术和逻辑操作，Load/Sto

6、re体系结构编译难以用优化编译器生成高效的目标代码程序采用优化编译技术，生成高效的目标代码程序中国矿业大学信息与电气工程学院冯·诺依曼体系结构2.1计算机体系结构分类哈佛体系结构中国矿业大学信息与电气工程学院冯·诺依曼体系结构模型指令寄存器控制器数据通道输入输出中央处理器存储器程序指令0指令1指令2指令3指令4数据数据0数据1数据22.1计算机体系结构分类中国矿业大学信息与电气工程学院1）取指令（InstructionFetch)：TF2）指令译码（InstructionDecode）：TD3）执行指令（Inst

7、ructionExecute）：TE4）存储（Storage）：TS冯·诺依曼体系结构指令的执行周期T2.1计算机体系结构分类每条指令的执行周期：T=TF+TD+TE+TS中国矿业大学信息与电气工程学院1）数据与指令都存储在存储器中2）被大多数计算机所采用冯·诺依曼体系结构的特点2.1计算机体系结构分类ARM7——冯·诺依曼体系结构中国矿业大学信息与电气工程学院指令寄存器控制器数据通道输入输出中央处理器程序存储器指令0指令1指令2数据存储器数据0数据1数据2地址指令地址数据哈佛体系结构2.1计算机体系结构分类中国

8、矿业大学信息与电气工程学院1）程序存储器与数据存储器分开2）提供了较大的存储器带宽3）适合于数字信号处理4）大多数DSP都是哈佛结构ARM9——哈佛体系结构哈佛体系结构的特点2.1计算机体系结构分类中国矿业大学信息与电气工程学院ARM体系结构从最初开发到现在有了很大的改进，并仍在完善和发展。2.2ARM的版本及系列ARM体系结构版本为了清楚地表达每个ARM应用实例所使用的