《ARM嵌入式软件开发》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 ARM体系结构及编程模型

提纲 第三章ARM体系结构及编程模型 ARM技术的应用领域及特点 ARM微处理器系列 3ARM处理器的工作状态 4)ARM处理器的工作模式 )ARM处理器的存储器格式 6ARM处理器的寄存器组织 ARM异常处理1

1 提纲 1 3 2 4 5 ARM技术的应用领域及特点 ARM 处理器的寄存器组织 ARM处理器的工作模式 ARM微处理器系列 6 7 第三章 ARM体系结构及编程模型 ARM 异常处理 ARM处理器的工作状态 ARM处理器的存储器格式

ARM技术的应用领域及特点 ARM--Advanced risc mach ines 口ARM( Advanced risc machines),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。 口1991年ARM公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设 计技术的授权

2 ARM－Advanced RISC Machines ❑ ARM（Advanced RISC Machines），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技术的应用领域及特点 ❑ 1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设 计技术的授权

ARM技术的应用领域及特点 ARM公司的 Chip less模式 口世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处 理器核,根据各自不同的应用领域,加入适当的外围电路, 从而形成自己的AM微处理器芯片进入市场。 口基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RSC微处 理器75%以上的市场份额,ARM技术正在逐步渗入到我们 生活的各个方面。 口我国的中兴集成电路、大唐电讯、中芯国际和上海华虹, 以及国外的一些公司如德州仪器、意法半导体、 Philips、 Intel、 Samsung等都推出了自己设计的基于ARM核的处理器

3 ARM 公司的Chip less模式 ❑ 世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处 理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路， 从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。 ARM技术的应用领域及特点 ❑ 基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处 理器75％以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们 生活的各个方面。 ❑ 我国的中兴集成电路、大唐电讯、中芯国际和上海华虹， 以及国外的一些公司如德州仪器、意法半导体、Philips、 Intel、Samsung等都推出了自己设计的基于ARM核的处理器

ARM技术的应用领域及特点 ARM微处理羅的应用领域 口到目前为止,ARM微处理器及技术的应用已经广泛深 入到国民经济的各个领域 工业控制领域:作为32的RISC架构,基于ARM核的 微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部 分市场份额,同时也逐渐向低端微控制器应用领域 扩展,ARM微控制器的低功耗、高性价比,向传统 的8位/16位微控制器提出了挑战

4 ARM微处理器的应用领域 ➢ 工业控制领域：作为32的RISC架构，基于ARM核的 微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部 分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域 扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统 的8位/16位微控制器提出了挑战。 ARM技术的应用领域及特点 ❑ 到目前为止，ARM微处理器及技术的应用已经广泛深 入到国民经济的各个领域

ARM技术的应用领域及特点 ARM微处理器的应用领域 口网络应用:随着宽带技术的推广,采用ARM技术的 ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外,ARM在语音及视 频处理上行了优化,并获得广泛支持,也对DSP的应用领域 提出了挑战。 口消费类电子产品:ARM技术在目前流行的数字音频播 放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。 口成像和安全产品:现在流行的数码相机和打印机中绝大 部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用 ARM技术

5 ARM微处理器的应用领域 ARM技术的应用领域及特点 ❑ 网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM技术的 ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视 频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域 提出了挑战。 ❑ 消费类电子产品：ARM技术在目前流行的数字音频播 放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。 ❑ 成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大 部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了 ARM技术。 ❑ ……

ARM技术的应用领域及特点 ARM微处理器的特点一低功耗、低成本、高性能 口低功耗、低成本、高性能 采用RSC指令集 使用大量的寄存器 ARM/THUME指令支持 三/五级流水线

6 ARM微处理器的特点—低功耗、低成本、高性能 ➢采用RISC指令集 ARM技术的应用领域及特点 ❑ 低功耗、低成本、高性能 ➢使用大量的寄存器 ➢ARM/THUMB指令支持 ➢三/五级流水线

ARM技术的应用领域及特点 ARM微处理羅的特点一采用R|SG体系结构 采用RSC架构的ARM处理器一般具有如下特点: 固定长度的指令格式,指令归整、简单、基本寻 址方式有2~3种; 使用单周期指令,便于流水线操作执行; 大量使用寄存器,数据处理指令只对寄存器进行 操作,只有加载/存储指令可以访问存储器,以提高指 令的执行效率

7 ARM微处理器的特点—采用RISC体系结构 ARM技术的应用领域及特点 ❑ 采用RISC架构的ARM处理器一般具有如下特点： ➢ 固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻 址方式有2～3种； ➢ 使用单周期指令，便于流水线操作执行； ➢ 大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行 操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指 令的执行效率

ARM技术的应用领域及特点 ARM微处理羅的特点一大量使用寄存罷 口ARM处理器共有37个寄存器,被分为若干个组,这些 寄存器包括: 31个通用寄存器,包括程序计数器(PC指针), 均为32位的寄存器; 6个状态寄存器,用以标识CPU的工作状态及程 序的运行状态,均为32位

8 ARM微处理器的特点—大量使用寄存器 ARM技术的应用领域及特点 ❑ ARM 处理器共有37个寄存器，被分为若干个组，这些 寄存器包括： ➢ 31个通用寄存器，包括程序计数器（PC 指针）， 均为32位的寄存器； ➢ 6个状态寄存器，用以标识CPU的工作状态及程 序的运行状态，均为32位

ARM技术的应用领域及特点 ARM微处理羅的特点一高效的指令系统 口ARM微处理器支持两种指令集:ARM指令集和 Thumb 指令集。 口ARM指令为32位的长度, Thumb指令为16位长度。 Thumb指令集为ARM指令集的功能子集,但与等价的ARM 代码相比较,可节省30%~40%以上的存储空间,同时具备 32位代码的所有优点

9 ARM微处理器的特点—高效的指令系统 ARM技术的应用领域及特点 ❑ ARM微处理器支持两种指令集：ARM指令集和Thumb 指令集。 ❑ ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。 Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM 代码相比较，可节省30％～40％以上的存储空间，同时具备 32位代码的所有优点

ARM技术的应用领域及特点 ARM微处理羅的特点一其他技术 口除此以外,ARM体系结构还采用了一些特别的技术, 在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积,并降低功耗: 口所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行, 从而提高指令的执行效率。 口可用加载存储指令批量传输数据,以提高数据的传输 效率。 口可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。 口在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。 10

10 ARM微处理器的特点—其他技术 ARM技术的应用领域及特点 ❑ 除此以外，ARM体系结构还采用了一些特别的技术， 在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗： ❑ 所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行， 从而提高指令的执行效率。 ❑ 可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输 效率。 ❑ 可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。 ❑ 在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率