第2章 ARM微处理器ppt课件.ppt

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1、第二章ARM微处理器本章主讲本章主要介绍ARM微处理器的一些基本概念、分类、结构、工作状态、流水线技术及异常中断，并重点介绍ARM微处理器的寄存器组织结构、ARM微处理器的工作状态及运行模式、异常中断等知识。通过本章的学习，可以使读者了解有关ARM微处理器的基本概念、基本组成及工作原理。本章主讲2.1ARM概述2.2嵌入式处理器基础2.3嵌入式处理器分类2.4ARM处理器工作状态及运行模式2.5ARM处理器寄存器组织结构2.6流水线技术2.7异常中断2.1.1ARM简介1990年11月，ARM公司成立于英国，原名AdvancedRIS

2、CMachine有限公司。是苹果计算机Acorn计算机集团和VLSITechnology的合资企业。Acorn曾推出世界首个商用单芯片RISC处理器，而苹果计算机当时希望将RISC技术应用于自身系统，ARM的微处理器新标准因此应运而生。ARM既可以认为是一个公司的名字，也可以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。ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司。ARM公司既不生产芯片也不销售芯片，而是设计出高效的IP(IntelligenceProperty)内核，授权给半导体公司使用，半导体公司根据各自不同的

3、应用领域，加入适当的外围电路，在ARM技术的基础上添加自己的设计并推出芯片产品，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。最后，由OEM客户采用这些芯片来构建基于ARM技术的系统产品。2.1.2ARM的版本及系列ARM32位体系结构目前被公认为是嵌入式应用领域领先的32位嵌入式RISC微处理器结构。自诞生至今，ARM体系结构发展并定义了6种不同的版本：从版本1到版本6，ARM体系的指令集功能不断扩大。ARM处理器系列中的各种处理器，虽然在实现技术、应用场合和性能方面都不相同，但只要支持相同的ARM体系版本，基于它们的应用软件将是兼容的

4、。⑴Vl版架构该版架构只在原型机ARM1出现过，没有用于商业产品。其基本性能有：基本的数据处理指令(无乘法)。基于字节、半字和字的Loaod/Store指令。转移指令，包括子程序调用及链接指令。供操作系统使用的软件中断指令SWI。寻址空间：64MB(226B)。⑵V2版架构该版架构对V1版进行了扩展，例如ARM2和ARM3(V2a)架构，V2a版是V2的变种，ARM3芯片采用了版本2a。V2版架构与V1版相比，增加了以下功能：乘法和乘加指令。支持协处理器操作指令。快速中断模式。SWP/SWPB的最基本存储器与寄存器交换指令。寻址空间：

5、64MB。⑶V3版架构V3版架构对ARM体系结构作了较大的改动：寻址空间增至32位(4GB)当前程序状态信息从原来的R15寄存器移到一个新的寄存器中，即当前程序状态寄存器CPSR(CurrentProgramStatusRegister)。增加了程序状态保存寄存器SPSR(SavedProgramStatusRegister)，保存程序异常中断时的程序状态，以便于对异常(Exception)的处理。增加了中止(Abort)和未定义两种处理器模式。增加了MRS/MSR指令，以访问新增的CPSR/SPSR寄存器。增加了从异常处理返回的指令

6、功能。⑷V4版架构V4版架构在V3版上作了进一步扩充，指令集中增加了以下功能：符号化和非符号化半字及符号化字节的存/取指令。增加了16位Thumb指令集。完善了软件中断SWI指令的功能。处理器系统模式引进特权方式时使用用户寄存器操作。把一些未使用的指令空间捕获为未定义指令。V4版架构是目前应用最广的ARM体系结构，ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都采用该架构。⑸V5版架构V5版架构是在V4版的基础上增加了一些新的指令，ARM10和Xscale都采用该版架构。这些新增命令有：带有链接和交换的转移BLX指令。计数前导零CL

7、Z(CountLeadingZeros)指令。BRK中断指令。增加了数字信号处理指令(V5TE版)。为协处理器增加更多可选择的指令。⑹V6版架构V6版架构是2001年发布的，首先在2002年春季发布的ARM11处理器中使用。此架构在V5版的基础上增加了以下功能：THUMBTM：35%代码压缩。DSP扩充：高性能定点DSP功能。JazelleTM：Java性能优化，可提高8倍。Media扩充：音/视频性能优化，可提高4倍。ARM处理器系列ARM处理器当前有6个产品系列，ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、ARM11和Secur

8、Core。其中，ARM11为最近推出的产品。另外还有来源于合作伙伴Intel的StrongARM和Marvell公司的Xscale系列。返回2.2嵌入式处理器基础PC机体系结构分类：1.冯·诺依曼结构将数据和指令都存储在