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‌ARM架构并不是ARM公司,而是ARM公司设计的一种处理器架构。‌

ARM公司是一家总部位于英国的半导体和软件设计公司,主要设计和授权ARM架构处理器。ARM架构是一种基于精简指令集(RISC)的处理器架构,广泛应用于移动设备、嵌入式系统和物联网等领域‌

ARM架构的特点包括低功耗、高性能、高集成度等,这使得它在嵌入式系统、移动设备和物联网等领域得到广泛应用‌1。此外,ARM架构还具有可扩展性强的特点,支持多种处理器类型,如Cortex-A(高性能)、Cortex-R(实时嵌入式)和Cortex-M(低功耗嵌入式)‌

ARM 架构根据不同的用途和性能需求,有多种不同的系列和种类。主要分为三大系列:Cortex-ACortex-R 和 Cortex-M,此外还有一些高性能的 ARM Neoverse 系列和 旧版架构(如 ARM7、ARM9)。下面是对这些架构及其特性的详细介绍:

1. Cortex-A 系列(Application Processors)

  • 用途:主要用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑和其他高性能嵌入式设备。专注于高性能、复杂操作系统(如 Android 和 Linux)以及多媒体应用。
  • 特性
    • 支持 多核处理,如双核、四核和八核。
    • 支持 32 位和 64 位 操作(从 ARMv8 开始支持 64 位)。
    • 包含 NEON SIMD 指令集,用于多媒体和图像处理。
    • 支持复杂的操作系统,如 Android、Windows 和 Linux。
  • 典型处理器
    • Cortex-A53:低功耗,64 位入门级处理器。
    • Cortex-A55:功耗优化的 64 位中档处理器,具备更好的能效。
    • Cortex-A75 / A76 / A77:高性能 64 位处理器,适用于旗舰级手机。
    • Cortex-A78 / X1:最新的高性能处理器核心,专为高端市场设计。

2. Cortex-R 系列(Real-time Processors)

  • 用途:用于需要实时响应的嵌入式系统,如汽车电子、工业控制、医疗设备和存储控制器。
  • 特性
    • 实时性:非常低的中断延迟,适合严格的时间限制任务。
    • 容错性:支持 ECC(Error-Correcting Code)内存,增强数据完整性。
    • 强调 确定性和高可靠性,用于高安全性应用。
  • 典型处理器
    • Cortex-R5 / R7:用于汽车和工业应用。
    • Cortex-R8:用于高带宽和低延迟的存储控制。

3. Cortex-M 系列(Microcontrollers)

  • 用途:主要用于微控制器领域,低功耗设备,如物联网 (IoT) 设备、智能家居、传感器、穿戴设备等。
  • 特性
    • 非常低的功耗,适合电池供电设备。
    • 简单和低成本,适合大批量生产的嵌入式应用。
    • 内建 NVIC(Nested Vectored Interrupt Controller),提供快速中断处理。
    • 支持 Thumb 指令集,提高代码密度,减少内存占用。
  • 典型处理器
    • Cortex-M0 / M0+:超低功耗,适用于极简设计。
    • Cortex-M3:性能较高,适用于通用嵌入式应用。
    • Cortex-M4:集成浮点运算单元(FPU),适用于需要基本信号处理的应用。
    • Cortex-M7:高性能 MCU,用于复杂的控制和 DSP 任务。

4. ARM Neoverse 系列(Data Center & Infrastructure)

  • 用途:专为云计算、数据中心、边缘计算和基础设施而设计。
  • 特性
    • 高性能和高能效,适用于服务器和数据中心。
    • 支持 64 位 ARMv8.2-A 或更高版本。
    • 强调 大规模多核 和高带宽存储访问。
  • 典型处理器
    • Neoverse N1:专为云计算优化。
    • Neoverse V1:提供更高性能的计算能力,支持向量指令(SVE,Scalable Vector Extension)。

5. 旧版 ARM 架构(ARM7、ARM9、ARM11)

  • 用途:主要用于较早的嵌入式设备,如简单的移动电话、音频设备、基础控制系统。
  • 特性
    • 较旧版本的 ARM 架构,通常不支持复杂的现代特性。
    • ARM7:不支持分支预测,主要用于非常简单的应用。
    • ARM9:引入了哈佛架构,改善了处理速度。
    • ARM11:增加了对 SIMD 的支持,改进了多媒体性能。

6. ARMv8-A、ARMv8-R、ARMv8-M 架构

  • ARMv8-A
    • 支持 64 位和 32 位指令集。
    • 主要用于高性能应用,如手机、服务器和桌面计算。
    • 引入了 AArch64 模式,提供 64 位寄存器和 64 位寻址。
  • ARMv8-R
    • 主要用于实时系统(Real-time)。
    • 增加了对更复杂系统的支持,同时保持实时响应。
  • ARMv8-M
    • 专为微控制器设计,支持 TrustZone(安全区域),提升 IoT 设备的安全性。

7. Apple Silicon (M1, M2)(基于 ARM 架构的定制芯片)

  • 用途:专门用于苹果设备,包括 Mac 和 iPad。
  • 特性
    • 采用定制的 ARM 架构,集成 CPU、GPU、神经引擎等多个单元。
    • 高性能和高能效,优化了多媒体处理和 AI 计算。
    • 支持 64 位指令集,优化了 macOS 的执行效率。

总结

ARM 架构根据应用场景和性能需求分为多个系列,每个系列都有其专长:

  • Cortex-A:适用于高性能计算。
  • Cortex-R:适用于实时性和安全性要求高的嵌入式系统。
  • Cortex-M:适用于低功耗和成本敏感的微控制器应用。
  • Neoverse:专为数据中心和云计算设计。

RM 并不直接制造芯片,而是将其架构授权给其他厂商(如 Qualcomm、Samsung、NVIDIA、Apple 等)制造自己的芯片。这种商业模式使得 ARM 生态系统非常多样化。

Intel 主要设计和制造自己的芯片,提供高度集成的解决方案。这意味着 Intel 拥有对其产品的完全控制,但灵活性和多样性上不如 ARM 的授权模式。

posted @   海_纳百川  阅读(38)  评论(0编辑  收藏  举报
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