ARM技术的应用现状

1、 ARM技术的应用现状 班级： 姓名： 目 录 1 . 前言 . 3 2 . ARM嵌入式处理器 . 3 3 . ARM处理器的优势 . 3 4 . Arm9与arm7 . 5 5 . 2011年嵌入式行业的八大趋势 . 5 一前 言 各种新型微处理器的出现和应用的不断深化，嵌入式系统在后PC时代得到了空前的发展。随着时间的推移和技术的进步，在工业控制、家用电器、智能仪器仪表、机电控制等领域，已不断展现出其独特魅力。与桌面计算机不同，嵌入式计算机系统以应用为中心，具有专用性、低成本、低功耗、高性能、高可靠性等特点。嵌入式系统日益广泛的应用也让人们认识到这项技术蕴含的巨大的市场潜力。市场的需求带

2、动了对技术人才的需求，在未来5年里嵌入式系统领域将有超过120万的人才缺口，社会急需嵌入式系统相关专业的人才。 二 . ARM嵌入式处理器 ARM嵌入式处理器是一种32位高性能、低功耗的RISC芯片，它由英国ARM公司设计，世界上几乎所有的主要半导体厂商都生产基于ARM体系结构的通用芯片，或在其专用芯片中嵌入ARM的相关技术，如TI、Motorola、Intel、Atmel、Samsung、Philips、Altera、Nec、Sharp、NS等公司都有相应的产品。ARM微处理器一般都具有体积小、功耗低、成本低、性能高、速度快的特点，目前ARM芯片广泛应用于工业控制、无线通信、网络产品、消费类

3、电子产品、安全产品等领域，如交换机、路由器、数控设备、机顶盒、STB及智能卡都采用了ARM技术，并在将来取得更广泛的应用。 由于嵌入式实时操作系统具有高度的模块化、扩展性和可靠性，使得嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式应用中用得越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中显得越来越重要。在嵌入式应用中使用嵌入式实时操作系统能充分发挥32位CPU的多任务潜力；提高开发效率，缩短开发周期；并且开发出来的产品具有高可靠性。目前来讲，嵌入式操作系统有几十种，常见的嵌入式操作系统有CLinux、RTLinux、Windows CE、Palm OS、VxWorks、OSE、eCOS、C/OS-II。 三 .

4、 ARM处理器的优势 ARM处理器的优势对于如今大量出现的32位嵌入式应用，以笔者之见，arm处理器的优势主要有以下几个方面。 1高性能、低功耗、低价格把ARM处理器的性能拿来和一些着名的通用处理器（如Pentium）相比是不合适的，因为他们各自针对的应用需求是不同的。Pentium处理器采用多条指令流水线的超标量结构，追求通用应用目标下的超强性能，功耗大，可以用散热器加风扇散热。ARM针对嵌入式应用，在满足性能要 求的前提下，力求最低的功率消耗。ARM结构的优点是能兼顾到性能、功耗、代码密度、价格等几个方面，而且做得比较均衡。在性能/功耗比（MIPS/W）方面，ARM处理器具有业界领先的性能

5、。基于ARM核的芯片价格也很低，目前armCortexM的芯片价格可低至10元人民币左右。 2丰富的可选择芯片ARM只是一个核，ARM公司自己不生产芯片，采用授权方式给半导体生产商。目前，全球几乎所有的半导体厂家都向ARM公司购买了各种ARM核，配上多种不同的控制器（如LCD控制器、SDRAM控制器、DMA控制器等）和外设、接口，生产各种基于ARM核的芯片。目前，基于ARM核的各种处理器型号有好几百种，在国内市场上，常见的有ST、TI、NXP、Atmel、Samsung、OKI、Sharp、Hynix、Crystal等厂家的芯片。用户可以根据各自的应用需求，从性能、功能等方面考察，在许多具体型

6、号中选择最合适的芯片来设计自己的应用系统。由于ARM核采用向上兼容的指令系统，用户开发的软件可以非常方便地移植到更高的arm平台。 3广泛的第三方支持以如今的技术，设计一个处理器并非难事，但要使这个处理器得到大家认可，并取得市场成功却是非常困难的，其中涉及许多技术与非技术的因素和环节，还包括时机、运气。因为现在许多产品的开发，不是一个简单的处理器加几百条指令、语句就可以解决的。要用到32位处理器，一般都要有编译器、高效的开发工具（仿真器及调试环境）、操作系统、协议栈等，这些东西都不是一个芯片生产商可以解决的，而需要许多第三方的支持。这就像一粒种子，需要土壤、空气、水等环境才能发芽、成长。这也是

7、我们的一些“中国芯”该反思之处。 ARM通过近20年的培育、发展，得到了广泛的第三方合作伙伴支持。目前，除通用编译器GCC，ARM有自己的高效编译、调试环境（MDK、Keil），全球约有50家以上的实时操作系统（RTOS）软件厂商和30家以上的EDA工具制造商，还有很多高效率的实时跟踪调试工具的厂商，对ARM提供了很好的支持。用户采用arm处理器开发产品，既可以获得广泛的支持，也便于和同行交流，加快开发进度，缩短产品的上市时间。 4完整的产品线和发展规划ARM核根据不同应用需求对处理器的性能要求，有一个从ARM7、ARM9到ARM10、ARM11，以及新定义的CortexM/R/A系列完整的产

8、品线。前几年应用较多的主要是基于V4架构的ARM7TDMI、ARM720T、ARM920T核的一些处理器芯片，如NXP的LPC2000系列、ST的STR7/9系列、Atmel的AT91系列和Samsung的S3C系列。近两年，armCortex系列以更好的性能、更低的价格得到快速推广，典型的就是基于CortexM3的STM32系列。 ARMCortexM/R/A系列分别针对不同的应用领域。M系列主要面向传统微控制器（MCU/单片机）应用，这类应用面很广，要求处理器有丰富的外设，并且各方面比较均衡；R系列强调实时性，主要用于实时控制，如汽车引擎；A系列面向高性能、低功耗应用系统，如智能手机。选用

9、ARM处理器进行开发，技术积累性较强，生命周期长，设计重用度高，不易被淘汰。用户在选择ARM处理器时，可以针对应用需求，从大量的arm芯片中选用满足性能、功能要求的产品，以获得较好的性价比。 四 . Arm9与arm7 随着更多应用在 嵌入式系统中的实现， 嵌入式系统设计向着更高级、更复杂的方向发展。作为32位结构体系中的翘楚，ARM在各种应用领域里得到了极其广泛的应用，成为目前国内电子设计领域里面的焦点之一（2005年一项针对国内嵌入式系统开发者的调查表明，有63%的工程师把ARM作为32位CPU的首选）。过去几年里，绝大部分ARM系统都是基于ARM7处理器，最近一年里，基于ARM9处理器的

10、产品越来越多，研究ARM9的特点以及如何优化从ARM7到arm9的移植，成为很多嵌入式系统设计者所关注的热点问题。 Tag:嵌入式系统 arm9 arm7 arm9E arm10E 我们惯称的ARM9系列中又存在ARM9与ARM9E两个系列，其中ARM9属于ARM v4T架构，典型处理器如ARM9TDMI和ARM922T；而ARM9E属于ARM v5TE架构，典型处理器如ARM926EJ和ARM946E。因为后者的芯片数量和应用更为广泛，所以我们提到ARM9的时候更多地是特指ARM9E系列处理器（主要就是ARM926EJ和ARM946E这两款处理器）。下面关于ARM9的介绍也是更多地集中于ar

11、m9E。 ARM7处理器和arm9E处理器的流水线差别 对嵌入式系统设计者来说，硬件通常是第一考虑的因素。针对处理器来说，流水线则是硬件差别的最明显标志，不同的流水线设计会产生一系列硬件差异。让我们来比较一下ARM7和ARM9E的流水线，ARM9E从ARM7的3级流水线增加到了5级，ARM9E的流水线中容纳了更多的逻辑操作，但是每一级的逻辑操作却变得更为简单。比如原来ARM7的第三级流水，需要先内部读取寄存器、然后进行相关的逻辑和算术运算，接着处理结果回写，完成的动作非常复杂；而在ARM9E的5级流水中，寄存器读取、逻辑运算、结果回写分散在不同的流水当中，使得每一级流水处理的动作非常简洁。这就

12、使得处理器的主频可以大幅度地提高。因为每一级流水都对应CPU的一个时钟周期，如果一级流水中的逻辑过于复杂，使得执行时间居高不下，必然导致所需的时钟周期变长，造成CPU的主频不能提升。所以流水线的拉长，有利于CPU主频的提高。在常用的芯片生产工艺下，ARM7一般运行在100MHz左右，而arm9E则至少在200MHz以上。 五 . 2011年嵌入式行业的八大趋势 市场研究公司VDC研究集团为我们带来了2011年嵌入式软硬件市场的八大趋势。 1. Android推动商业化Linux市场 随着设备厂商将Android用于手机以外的应用环境，商业化Linux市场将会迎来新的增长。 2. 更多的多操作系统设备 更多的应用环境将会采用传统操作系统所无法支持的尖端用户界面，终端用户会寻求多操作系统设备。 3. 嵌入式和移动市场会迎来更多的虚拟化应用 随着硬件BOM成本、附加运行环境执行延时和成本的下降，操作系统虚拟化会迎来更大的机遇，成为更多供应商的重点目标。 4. Symbian的损失变成MeeGo的增长 英特尔对嵌入式市场的持续关注加上Symbian在战略方向上的失误导致诺基亚将重点转向Linux平台，这些变化将会为MeeGo带来增长。 5. OEM厂商会采用更多的网络端安全测试工具 嵌入式设备产品与云端和网络端内容交互日益增多，OEM厂商将会采用更多的网络端安全测试工具。