Arm体系结构总结

ARM各系列处理器所包含的不同类型

 

ARM7处理器系列

ARM7内核采用冯·诺伊曼体系结构，数据和指令使用同一条总线。内核有一条3级流水线，执行ARMv4指令集。

特点

• 成熟的大批量的32位RICS芯片。

• 最高主频达到130 MIPS。

• 功耗低。

• 代码密度高，兼容16位微处理器。

• 开发工具多，EDA仿真模型多。

• 调试机制完善。

• 提供0.25 µm、0.18 µm及0.13 µm的生产工艺。

• 代码与ARM9系列、ARM9E系列及ARM10E系列兼容。

ARM9处理器系列

5级指令流水线，ARM9处理器能够运行在比ARM7更高的时钟频率上，改善了处理器的整体性能。

存储器系统根据哈佛体系结构（程序和数据空间独立的体系结构）重新设计，区分了数据总线和指令总线。

 

ARM11处理器系列

ARM1136J-S 发布于2003年，是针对高性能和高能效应而设计的。ARM1136J-S是第一个执行ARMv6结构指令的处理器。它集成了一条具有独立的Load/Store和算术流水线的8级流水线。

SecurCore处理器系列

SecurCore 系列处理器提供了基于高性能的32位RISC 技术的安全解决方案。SecurCore系列处理器除了具有体积小、功耗低、代码密度高等特点外，还具有它自己的特别优势，即提供了安全解决方案支持。

特点

• 支持ARM指令集和Thumb指令集，以提高代码密度和系统性能。

• 采用软内核技术以提供最大限度的灵活性，可以防止外部对其进行扫描探测。

• 提供了安全特性，可以抵制攻击。

• 提供面向智能卡和低成本的存储保护单元MPU。

• 可以集成用户自己的安全特性和其他的协处理器。

StrongARM和Xscale 处理器系列

StrongARM 处理器采用哈佛结构，具有独立的数据和指令Cache，还有一个MMU，它是第一个包含5级流水线的高性能ARM处理器，但它不支持Thumb指令集。

Intel公司的Xscale是StrongARM的后续产品，在性能上有显著改善。它执行V5TE架构指令，也采用哈佛结构，类似于StrongARM也包含一个MMU。

MPCore 处理器系列

MPCore在ARM11核心的基础上构建，架构仍属于V6指令体系。

Cortex处理器系列

基于ARMv7架构以后的ARM处理器已经不再延用过去的数字命名方式，而是冠以Cortex的代称。基于v7-A架构的称为“Cortex-A系列”，基于v7-R架构的称为“Cortex-R系列”，基于v7-M架构的称为“Cortex-M系列”。

1. Cortex-M系列的处理器技术特点

   Cortex-M系列的处理器有Cortex-M3、Cortex-M1、Cortex-M0和最新的Cortex-M4架构。

   Cortex-M3处理器结合了执行Thumb-2指令的32位哈佛微体系结构和系统外设。

   Cortex-M0处理器是市场上现有的最小、能耗最低、最节能的ARM处理器。该处理器能耗非常低、门数量少、代码占用空间小，使得MCU开发人员能够以8位处理器的价位，获得32位处理器的性能。

2. Cortex-R系列处理器技术特点

   Cortex-R4处理器是第一款基于ARMv7架构的深嵌入式处理器，定位于高容量、深嵌入的应用。

3. Cortex-A系列处理器技术特点

   Cortex-A8处理器是第一款基于ARMv7架构的应用处理器，并且是有史以来ARM 开发的性能最高、最具功率效率的处理器。

树莓派4B采用的就是四核64位的ARM Cortex-A72架构CPU

ARM微处理器结构

ARM内核采用RISC体系结构。ARM体系结构的主要特征如下：

• 大量的寄存器，它们都可以用于多种用途。

• Load/Store体系结构。

• 每条指令都条件执行。

• 多寄存器的Load/Store指令。

• 能够在单时钟周期执行的单条指令内完成一项普通的移位操作和一项普通的ALU操作。

• 通过协处理器指令集来扩展ARM指令集，包括在编程模式中增加了新的寄存器和数据类型。

• 如果把Thumb指令集也当作ARM体系结构的一部分，那么还可以加上在Thumb体系结构中以高密度16位压缩形式表示指令集。

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