ARM 处理器的架构和内核有哪些类别？

ARM架构的内核（指的是ARM内核和与其相关的CPU核心）可以根据多个维度来分类，通常会按照架构版本、CPU类型、核心设计等进行区分。下面列出了常见的分类方式。
ARM 架构相当于设计图，ARM 核心相当于各芯片厂商使用设计图（架构）来设计出来的具体芯片。相同的架构采用相同的指令集。

1. 根据 ARM 架构版本分类

ARM 内核可以按照不同的架构版本来分类，这些架构定义了CPU的指令集和其他硬件特性。

  • ARMv1 到 ARMv3：这些是最早的版本，ARMv1 到 ARMv3 已经不再被广泛使用，并且大多数支持 ARM 架构的设备都已经移植到更高版本。
  • ARMv4、ARMv4T：引入了Thumb指令集，可以更有效地压缩指令。
  • ARMv5：包括了对更高性能的支持，加入了增强的指令集支持和其他功能，如 ARM5TE。
  • ARMv6：支持更高的性能，针对低功耗设备（如手机、嵌入式设备）进行了优化。支持 ARM11 系列 CPU。
  • ARMv7：加入了对 64 位 ARM 架构的初步支持，并大大提升了性能。ARMv7 核心包括了 Cortex-A 系列（例如 Cortex-A7、A9、A15）和 Cortex-R 系列。
  • ARMv8：是 ARM 的 64 位架构，支持 AArch64（64 位模式）以及 AArch32（32 位模式），大大提高了计算能力。常见的 ARMv8 核心包括 Cortex-A53、Cortex-A57、Cortex-A72、Cortex-A73 和 Cortex-A76。
  • ARMv9：最新的架构版本，进一步提升了性能和安全性，引入了支持更高带宽、更强性能的功能。ARMv9 主要有 Cortex-X 和 Cortex-A 系列核心。

2. 根据 CPU 核心类型分类

ARM 主要有两类不同的 CPU 核心：Cortex-A 系列 和 Cortex-M 系列。这些系列适用于不同类型的应用场景。

- Cortex-A 系列

这些是高性能核心，主要用于智能手机、平板、服务器、嵌入式设备等。

  • Cortex-A：面向应用处理器，主要用于需要较高计算性能的场合。
    • Cortex-A9：曾经广泛应用于智能手机、嵌入式系统中，支持 ARMv7-A 架构。
    • Cortex-A15：比 A9 更强大，支持 ARMv7-A 架构，具有更好的性能。
    • Cortex-A53 和 Cortex-A57：基于 ARMv8-A 架构，Cortex-A53 主要用于低功耗设备，Cortex-A57 提供更高的性能，适用于高端设备。
    • Cortex-A72：支持 ARMv8-A，提供更强的性能，主要用于智能手机和嵌入式设备。
    • Cortex-A73：比 A72 稍微提升，具有更好的效能和功耗平衡。
    • Cortex-A76 和 A77：高性能处理器，适用于要求高性能的设备（如服务器和高端手机）。
    • Cortex-A78：进一步优化了性能和功耗。
    • Cortex-X1 和 X2：面向极致性能的处理器，特别适用于高端手机、笔记本和服务器。

- Cortex-R 系列

这些处理器面向实时应用，通常用于嵌入式系统、汽车、工业控制等。

  • Cortex-R：具有低延迟和高可靠性，常用于实时操作系统和需要高可靠性的应用。
    • Cortex-R4 和 Cortex-R5：高性能、低延迟，适用于汽车、工业控制等实时应用。

- Cortex-M 系列

这些处理器是低功耗、低成本的核心，主要用于微控制器、物联网设备、嵌入式设备等。

  • Cortex-M：低功耗，适用于嵌入式控制器、物联网设备等。
    • Cortex-M0、M3、M4：面向低功耗和实时应用。
    • Cortex-M7：高性能，适用于需要更高计算能力的嵌入式应用。
    • Cortex-M33、M35P：为 IoT、边缘计算等场景提供更多功能，支持 TrustZone 安全性。

- Cortex-A 和 Cortex-M 混合（big.LITTLE）架构

ARM 引入了 big.LITTLE 技术，结合高性能和低功耗的核心。一个典型的 big.LITTLE 配置包括：

  • big 核心（例如 Cortex-A76）：提供高性能。
  • LITTLE 核心（例如 Cortex-A55）：提供低功耗，适合处理简单任务。

这种组合使得处理器能够根据任务的不同需求动态地切换核心，以获得更好的性能和功耗平衡。

3. 常见的 ARM 核心型号

  • Cortex-A 系列：适用于手机、平板、嵌入式系统。
  • Cortex-M 系列：适用于微控制器和物联网设备。
  • Cortex-R 系列：适用于实时系统和高可靠性要求的应用。

4. ARM64 (AArch64) 和 ARM32 (AArch32)

  • AArch32：32 位模式，适用于早期的 ARMv7 系列。
  • AArch64：64 位模式，适用于 ARMv8 及更高版本的架构，提供更大的寻址空间和更高的性能。

总结

ARM 主要有几种内核分类，最重要的是：

  1. 架构版本（ARMv7、ARMv8、ARMv9）。
  2. CPU 类型（Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M）。
  3. 大核和小核的组合（big.LITTLE）。
  4. 32 位和 64 位模式（AArch32 和 AArch64）。

每种内核设计都有不同的应用场景，选择时通常需要根据你的目标平台（手机、嵌入式设备、服务器等）来决定。

posted @ 2025-02-24 16:38  Greg_LYU  阅读(78)  评论(0)    收藏  举报