arm初识

一.CPU从指令集角度分类

　　1.1. CISC  (X86)

　　　　1.1. 1. CISC CPU 指complex instruction set computer复杂指令集CPU

　　　　1.1.2. CISC体系的设计理念：

　　　　　　a. 是用最少的指令来完成任务（譬如计算乘法只需要一条MUL指令即可），因此CISC的CPU本身设计复杂、工艺复杂，但好处是编译器好设计。CISC出现较早，至今Intel还一直采用CISC设计

　　1.2. RISC (RAM)

　　　　1.2.1. RISC CPU 指：Reduced Instruction-Set Computer精简指令集CPU

　　　　1.2.2. RISC的设计理念:

　　　　　　a. 让软件来完成具体的任务，CPU本身仅提供基本功能指令集。因此RISC CPU的指令集中只有很少的指令，这种设计相对于CISC，CPU的设计和工艺简单了，但是编译器的设计变难了。

　　1.3. RISC和CISC对比

　　　　1.3.1. 从指令角度

　　　　　　a. 一般典型CISC CPU指令在300条左右

　　　　　　b. ARM CPU常用指令30条左右

　　　　　　c. RISC 设计者把主要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来完成。因此，在RISC 机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。而CISC 计算机的指令系统比较丰富，有专用指令来完成特定的功能。因此，处理特殊任务效率较高

　　　　1.3.2. 从CPU芯片电路

　　　　　　a. RISC CPU 包含有较少的单元电路，因而面积小、功耗低；而CISC CPU 包含有丰富的电路单元，因而功能强、面积大、功耗大。

二. IO与内存编址

　　2.1. 什么是IO?

　　　　2.1.1. IO（input and output）是输入输出接口，是CPU和其他外部设备（如串口、LCD、触摸屏、LED等）之间通信的道路。一般的，IO就是指CPU的各种内部或外部外设。

　　2.2. 什么是内存？

　　　　2.2.1. 内存是程序的运行场所，内存和CPU之间通过总线连接，CPU通过一定的地址来访问具体内存单元

　　2.3. IO与内存的编址

　　　　2.3.1. IO与内存统一编址（ARM)

　　　　　　a. 把外设寄存器类似于访问内存的方式，即把外设的寄存器当作一个内存地址来读写，从而以访问内存相同的方式来操作外设，叫IO与内存统一编址方式

　　　　2.3.2. IO与内存独立编址(X86)

　　　　　　a. 使用专用的CPU指令来访问某种特定外设，叫IO与内存独立编址方式

　　　　2.3.3. 统一编址和独立编址区别

　　　　　　a. 由于内存访问频率高，因此采用总线式连接，直接地址访问，效率最高

　　　　　　b.  IO与内存统一编址方式，优势是IO当作内存来访问，编程简单；缺点是IO也需要占用一定的CPU地址空间，而CPU的地址空间是有限资源

　　　　　　c.IO与内存独立编织方式，优势是 不占用CPU地址空间，缺点是CPU设计变复杂了

三. 哈佛结构和冯诺依曼结构

　　3.1. 代码的构成元素

　　　　3.1.1. 代码的两大核心元素：程序部分 + 数据部分

　　　　3.1.2. 程序部分

　　　　　　a. 程序是我们写好的源代码经过编译、汇编之后得到的机器码，这些机器码可以拿给CPU去解码执行，CPU不会也不应该去修改程序，所以程序是只读的。

　　　　3.1.3. 数据部分

　　　　　　a. 数据是程序运行过程中定义和产生的变量的值，是可以读写的，程序运行实际就是为了改变数据的值。

　　3.2. 冯诺依曼结构

　　　　3.2.1. 程序和数据都放在内存中，且不彼此分离的结构称为冯诺依曼结构。譬如Intel的CPU均采用冯诺依曼结构。

　　3.3. 哈佛结构

　　　　3.3.1. 程序和数据分开独立放在不同的内存块中，彼此完全分离的结构称为哈佛结构。譬如大部分的单片机（MCS51、ARM9, cortex-A等）均采用哈佛结构。

　　　　3.3.2. 哈佛结构也决定了ARM裸机程序（使用实地址即物理地址）的链接比较麻烦，必须使用复杂的链接脚本告知链接器如何组织程序；对于OS之上的应用（工作在虚拟地址之中）则不需考虑这么多

　　

　　3.4. 两个结构对比

　　　　3.4.1. 冯诺依曼结构中程序和数据不区分的放在一起，因此安全和稳定性是个问题，好处是处理起来简单

　　　　3.5.2. 哈佛结构中程序（一般放在ROM、flash中）和数据（一般放在RAM中）独立分开存放，因此好处是安全和稳定性高，缺点是软件处理复杂一些（需要统一规划链接地址等）

四. 寄存器

　　4.1. 寄存器分类

　　　　4.1.1. 分为两大类

　　　　　　a. 通用寄存器

　　　　　　b. SFR(special function register，特殊功能寄存器)

　　　　4.1.2. 通用寄存器

　　　　　　a. 通用寄存器（ARM中有37个）是CPU的组成部分，CPU的很多活动都需要通用寄存器的支持和参与

　　　　4.1.3. SFR

　　　　　　a. SFR（special function register，特殊功能寄存器）不在CPU中，而存在于CPU的外设中，我们通过访问外设的SFR来编程操控这个外设

　　　　4.1.4.寄存器操作示例

汇编：
ldr r1, =0xE0200280
str r0, [r1]
mov r0, #0


C:
int *p = (int *)0x30008000;
*p = 16;

 

参考《朱老师.1.2ARM裸机课件》