ARM7体系结构-修订ppt课件

1、EasyARM2103嵌入式专题培训山东省大学生电子竞赛 1、ARM简介简介 2、ARM7TDMI 3、ARM处置器形状处置器形状 4、ARM处置器方式处置器方式 5、ARM体系的存储系统体系的存储系统2.1 ARM简介2.1 ARM简介将技术授权给其它芯片厂商构成各具特征的ARM芯片. . .2.1 ARM简介2.1 ARM简介ARM7ARM9ARM10EXscaleARM11CortexARM9E2.1 ARM简介 该系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、带有高速缓存处置器宏单元的ARM720T和扩展了Jazelle的ARM7EJ-S。该系列处置器提供Thumb 16位紧缩指令集

2、和EmbededICE软件调试方式，适用于更大规模的SoC设计中。 ARM7系列广泛运用于多媒体和嵌入式设备，包括Internet设备、网络和调制解调器设备，以及挪动、PDA等无线设备。 1、ARM简介简介 2、ARM7TDMI 3、ARM处置器形状处置器形状 4、ARM处置器方式处置器方式 5、ARM体系的存储系统体系的存储系统ARM7TDMI-S2.2 ARM7TDMI ARM7TDMI是基于ARM体系构造V4版本的低端ARM核。 其弥补了ARM6很难在低于5V电压下稳定任务的缺乏，还添加了后缀所对应的功能：支持高密度16位的Thumb指令集；支持片上调试；支持64位乘法；支持Embede

3、dICE察看硬件；ARM7TDMI 的可综合synthesizable版本软核，对运用工程师来说其编程模型与ARM7TDMI 一致；2.2 ARM7TDMI2.2 ARM7TDMI 假设一个数据是从偶地址开场的延续存储，那么它就是半字对齐，否那么就是非半字对齐； 假设一个数据是以能被4整除的地址开场的延续存储，那么它就是字对齐，否那么就是非字对齐。方式半字对齐字对齐地址0 x40020 x40040 x40040 x4008特征Bit0=0其他位为恣意值Bit1=0,Bit0=0其他位为恣意值 正常操作过程中，在执行一条指令的同时对下一条(第二条)指令进展译码，并将第三条指令从存储器中取出。2

4、.2 ARM7TDMI ARM处置器运用流水线来添加处置器指令流的速度，这样可使几个操作同时进展，并使处置和存储器系统延续操作，能提供0.9MIPS/MHz的指令执行速度。 ARM7TDMI的流水线分3级，分别为：取指译码执行取指译码执行处置指令并将结果写回存放器识别将要被执行的指令从存放器装载一条指令 在ARM形状下，流水线上各指令的地址为：PCPC-4PC-8PCPC-2PC-42.2 ARM7TDMIPC指令1指令2指令3指令4程序存储器PC-4PC-8PC+4周期1周期2周期3周期4周期5周期6取指 译码 执行取指 译码 执行取指 译码 执行取指 译码 执行周期周期2周期周期1周期周期

5、3周期周期4 在第1个周期，PC指向指令1，此时指令1进入三级流水线的取指阶段。1 在第2个周期，PC指向指令2，此时指令1进入三级流水线的译码阶段，同时取出指令2。2 在第3个周期，PC指向指令3，此时指令1进入三级流水线的执行阶段，指令2进入译码阶段，取出指令3。3 在第4个周期，指令1执行完成，指令2和指令3流水线推进一级，同时开场指令4的取指处置。4处置器执行一条指令的三个阶段 1、ARM简介简介 2、ARM7TDMI 3、ARM处置器形状处置器形状 4、ARM处置器方式处置器方式 5、ARM体系的存储系统体系的存储系统2.4 ARM处置器形状处置器形状 ARM7TDMI处置器内核包含

6、2套指令系统，分别为ARM指令集和Thumb指令，并且各自对应1种处置器的形状： ARM形状：32位，处置器执行字方式的ARM指令，处置器默以为此形状； Thumb形状：16位，处置器执行半字方式的Thumb指令。 留意：两个形状之间的切换并不影响处置器方式或存放器内容。2.4 ARM处置器形状地址最低位为0，表示切换到ARM形状ARM指令集Thumb指令集CODE32LDRR0, =Lable+1BX R0CODE16Lable MOV R1, #12CODE16LDR R0, =LableBX R0CODE32LableMOV R1, #10地址最低位为1，表示切换到Thumb形状跳转地址

7、标号执行完BX指令，处置器切换到Thumb形状，开场执行Thumb指令程序代码指令集关系 从ARM形状切换到Thumb形状的程序代码如下：执行完BX指令，处置器切换到ARM形状，开场执行ARM指令 1、ARM简介简介 2、ARM7TDMI 3、ARM处置器形状处置器形状 4、ARM处置器方式处置器方式 5、ARM体系的存储系统体系的存储系统2.5 ARM处置器方式 ARM体系构造支持7种处置器方式，分别为：用户方式、快中断方式、中断方式、管理方式、中止方式、未定义方式和系统方式。这样的益处是可以更好的支持操作系统并提高任务效率。ARM7TDMI完全支持这七种方式。 除用户方式外，其它方式均为特

8、权方式。ARM内部存放器和一些片内外设在硬件设计上只允许或者可选为只允许特权方式下访问。此外，特权方式可以自在的切换处置器方式，而用户方式不能直接切换到别的方式。 这两种方式都不能由异常进入，想要进入必需修正CPSR，而且它们运用完全一样的存放器组。系统方式是特权方式，不受用户方式的限制。操作系统在该方式下访问用户方式的存放器就比较方便，而且操作系统的一些特权义务可以运用这个方式访问一些受控的资源。 这五种方式称为异常方式。它们除了可以经过程序切换进入外，也可以由特定的异常进入。当特定的异常出现时，处置器进入相应的方式。每种异常方式都有一些独立的存放器，以防止异常退出时用户方式的形状不可靠。处

9、置器方式处置器方式阐明阐明备注备注 用户(usr)正常程序运转的任务方式不能直接从用户方式切换到其它方式特权模式系统(sys)用于支持操作系统的特权义务等与用户方式类似，但具有可以直接切换到其它方式等特权异常模式快中断(fiq)快速中断恳求处置只需在FIQ异常呼应时，才进入此方式中断(irq)中断恳求处置只需在IRQ异常呼应时，才进入此方式管理(svc)供操作系统运用的一种维护方式只需在系统复位和软件中断呼应时，才进入此方式中止(abt)用于虚拟内存和/或存储器维护在ARM7内核中没有多大用途未定义(und)支持软件仿真的硬件协处置器只需在未定义指令异常呼应时，才进入此方式何时进入异常方式，详

10、细规定如下：处置器复位之后进入管理方式，操作系统内核通常处于管理方式；当处置器访问存储器失败时，进入数据访问中止方式；当处置器遇到没有定义或不支持的指令时，进入未定义方式；中断方式与快速中断方式分别对ARM处置器2种不同级别的中断作出呼应。 1、ARM简介简介 2、ARM7TDMI 3、ARM处置器形状处置器形状 4、ARM处置器方式处置器方式 5、ARM体系的存储系统体系的存储系统ARM7体系构造 ARM芯片普通在处置器核和外部存储器之间有一个存储器管理部件将部分总线的信号和时序转换为现实的外部总线信号和时序。2.9 ARM体系的存储系统 ARM处置器采用冯诺依曼Von Neumann构造，

11、指令、数据和I/O一致编址即存在同一个空间。只需装载、保管和交换指令可访问存储器中的数据。 ARM7处置器核存储器存储器管理器ARM7的规范定义了部分总线的信号和时序。各芯片消费厂商制定了本人的外部总线的信号和时序。2.9 ARM体系的存储系统 ARM构造运用单个平面的232个8位字节地址空间。地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。假设地址向上或向下溢出地址空间，通常会发生翻转。 留意：假设在取指操作时地址发生溢出，只需没有执行预取的无效指令，就不会导致异常。2.9 ARM体系的存储系统字节字节字节字节A+3A+2A+1A存储器半字半字字2.9 ARM体系的存储系统A+3A+2A+1A存储器 小端存储方式下，0 x12345678在A地址开场的一个字空间的存储； 1 大端存储方式下，0 x12345678在A地址开场的一个字空间的存储； 20 x120 x340 x560 x78A+3A+2A+1A存储器0 x780 x5