ARM体系结构-ARM简介

1、1TM139v11 The ARM ArchitectureARM ARM 体系结构体系结构2TM239v11 The ARM ArchitectureARM LtdnARM - Advanced RICS Machines ARM - Advanced RICS Machines nARMARM即可以认为是公司的名字，也即可以认为是公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，可以认为是对一类微处理器的通称，也可以认为是一种技术的名字，还也可以认为是一种技术的名字，还可以认为它是一种商业思想，可以认为它是一种商业思想，n19911991年年ARMARM公司成立于英国剑桥，公司成立于英国剑桥，

2、主要出售芯片设计技术的授权主要出售芯片设计技术的授权3TM339v11 The ARM ArchitectureARM 公司简介公司简介nARMARM公司作为公司作为3232位处理器内核的提供者，拥有位处理器内核的提供者，拥有100100多家多家办导体合作伙伴，拥有办导体合作伙伴，拥有100100多家半导体合作伙伴，多家半导体合作伙伴，ARM ARM corecore是目前消费类电子市场中占有量第一的是目前消费类电子市场中占有量第一的CPUCPU体系体系nARMARM是一个是一个CPUCPU内核。内核。ARMARM公司自己并不生产或销售芯片，公司自己并不生产或销售芯片，它采用技术授权模式，通过

3、出售芯片技术授权，收取它采用技术授权模式，通过出售芯片技术授权，收取授权费与技术转让费授权费与技术转让费n随着随着ARMARM、MIPSMIPS、ARCARC等成熟内核的推出，很多过去没等成熟内核的推出，很多过去没有有3232位位CPUCPU研发能力的半导体公司进入这一行列。研发能力的半导体公司进入这一行列。4TM439v11 The ARM ArchitectureARM 全球分布全球分布EnglandCambridge, Maidenhead, Sheffield, BlackburnGermanyMunichFrance Paris, Sophia AntipolisKoreaSeoul

4、USSeattle, Los Gatos, Walnut Creek, Austin, Boston, San DiegoAsiaTaiwanJapanShin-Yokohama (Tokyo)5TM539v11 The ARM ArchitectureARM合作伙伴合作伙伴6TM639v11 The ARM ArchitectureARM Ltdn世界各大半导体商场商从世界各大半导体商场商从ARMARM公司购买其设计的公司购买其设计的ARMARM微微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的围电路，从而形成自己的ARMA

5、RM微处理器芯片进入市场。微处理器芯片进入市场。n基于基于ARMARM技术的微处理器应用约占据了技术的微处理器应用约占据了3232位位RICSRICS微处理微处理器器80%80%以上的市场份额，以上的市场份额，ARMARM技术正在逐步渗入到我们技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。生活的各个方面。7TM739v11 The ARM Architecture将技术授权给其它芯片厂商形成各具特色的ARM芯片. . .8TM839v11 The ARM ArchitectureARM微处理器的特点微处理器的特点n低功耗、低成本、高性能低功耗、低成本、高性能 n采用采用RICSRICS指令集指令集n使

6、用大量的寄存器使用大量的寄存器nARM/THUMBARM/THUMB指令支持指令支持 n三三/ /五级流水线五级流水线9TM939v11 The ARM ArchitectureARM微处理器的特点微处理器的特点采用采用RICSRICS体系结构体系结构 固定长度的指令格式、指令简单、基本寻找方式有固定长度的指令格式、指令简单、基本寻找方式有2-32-3种种 使用单周期指令，便于流水线操作执行使用单周期指令，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/ /存储存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率指令

7、可以访问存储器，以提高指令的执行效率大量使用寄存器大量使用寄存器3131个通用寄存器，包括程序计数器（个通用寄存器，包括程序计数器（PCPC指针）均为指针）均为3232位寄存器位寄存器6 6个状态寄存器，用以表示个状态寄存器，用以表示CPUCPU的工作状态及程序运行状态，均为的工作状态及程序运行状态，均为3232位位高效的指令系统高效的指令系统ARMARM处理器支持两种指令集：处理器支持两种指令集：ARMARM指令集和指令集和THUMBTHUMB指令集指令集ARMARM指令为指令为3232位的长度、位的长度、THUMBTHUMB指令为指令为1616位长度。位长度。THUMBTHUMB指令集为指

8、令集为ARMARM指令指令集的功能子集，但与等价的集的功能子集，但与等价的ARMARM代码相比较，可节省代码相比较，可节省30%-40%30%-40%以上的存储以上的存储空间，同时具备空间，同时具备3232位代码的所有优点。位代码的所有优点。10TM1039v11 The ARM ArchitectureARM微处理器的特点微处理器的特点nARMARM体系结构还采用一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽体系结构还采用一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗量缩小芯片的面积，并降低功耗n所有的所有的ARMARM指令都可以根据前面的执行结果决定是否被执行，从指令都可以根据

9、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而提高指令的执行效率n可用加载可用加载/ /存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。n可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位功能。可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位功能。n在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率11TM1139v11 The ARM ArchitectureARM core的增强结构的增强结构lThumbThumb指令集主要是在代码长度和窄带宽存储器性能两方面：因为当在一个指令集主要是在代码长度和窄带宽存储器性能两

10、方面：因为当在一个1616位存储位存储器系统里面取器系统里面取1 1条条3232位指令的时候，需要耗费位指令的时候，需要耗费2 2个存储器访问周期；比之个存储器访问周期；比之3232位的系统，位的系统，其速度正好大概下降一半左右。而其速度正好大概下降一半左右。而1616位指令在位指令在3232位存储器系统或位存储器系统或1616位存储器系统里位存储器系统里的表现基本相同。正是存储器造成的系统瓶颈导致了这个的差别，除了在窄带宽系的表现基本相同。正是存储器造成的系统瓶颈导致了这个的差别，除了在窄带宽系统里面的性能优势外。统里面的性能优势外。lThumbThumb指令的另外一个好处的代码尺寸。同样一

11、段指令的另外一个好处的代码尺寸。同样一段C C代码，用代码，用ThumbThumb指令编译的结果，指令编译的结果，其长度大约只占其长度大约只占ARMARM编译结果的编译结果的65%65%左右，可以明显地节省空间。在大多数情况下，左右，可以明显地节省空间。在大多数情况下，紧凑的代码和窄带宽的存储器系统，还会带来功耗上的优势。紧凑的代码和窄带宽的存储器系统，还会带来功耗上的优势。lThumbThumb指令集在功能上只是指令集在功能上只是ARMARM指令集的一个子集，某些功能只能在指令集的一个子集，某些功能只能在ARMARM状态下执行，状态下执行，如如CPSRCPSR和协处理器的访问。和协处理器的访

12、问。u进行异常响应时，处理器会自动进入进行异常响应时，处理器会自动进入ARMARM状态。状态。u从系统优化考虑，在宽带存储器上不应该放置从系统优化考虑，在宽带存储器上不应该放置ThumbThumb代码，很多窄带系统具有宽带的代码，很多窄带系统具有宽带的内部存储器内部存储器u即使是一个单纯的即使是一个单纯的ThumbThumb应用系统，也必须加一个汇编的交互头程序，因为系统总是应用系统，也必须加一个汇编的交互头程序，因为系统总是自动从自动从ARMARM开始启动开始启动 所以，不可避免会产生所以，不可避免会产生ARMARM与与ThumbThumb之间的交互问题。之间的交互问题。12TM1239v1

13、1 The ARM ArchitectureARM core的增强结构的增强结构l指令流水线指令流水线注意：执行ADD指令时PC已经指向CMP指令所在位置（即+8的位置）ADDSUBADDCMPSUBADD 取指取指 译码译码 执行执行时间时间周期周期1 1周期周期2 2周期周期3 3nARM7 系列使用系列使用3级流水线级流水线nARM9 5级，级，ARM10 6级，级，ARM11 7级级13TM1339v11 The ARM Architecturen为增加处理器指令流的速度，为增加处理器指令流的速度，ARM7 ARM7 系列使用系列使用3 3级流水线级流水线. .n允许多个操作同时处理，

14、比逐条指令执行要快。n PCPC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令指向正被取指的指令，而非正在执行的指令FetchDecodeExecute从存储器中读取指令解码指令寄存器读（从寄存器Bank）移位及ALU操作寄存器写（到寄存器Bank ）PCPCPC - 4PC-2PC - 8PC - 4ARMThumbARM core的增强结构的增强结构14TM1439v11 The ARM Architecture 最佳流水线最佳流水线n该例中用该例中用6 6个时钟周期执行了个时钟周期执行了6 6条指令条指令n所有的操作都在寄存器中（单周期执行）所有的操作都在寄存器中（单周期执行）n指令周期数指令周

15、期数 (CPI) = 1(CPI) = 1 操作操作周期周期 1 2 3 45 6 ADD SUB MOV AND ORR EOR CMP RSBFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteDecodeExecuteFetchDecodeFetchFetch15TM1539v11 The ARM Architecture LDR 流水线举例流水线举例n该例中，用该例中，用6 6周期执行了周期执行了4 4条指令条指令n指令周期数指令周期数 (CPI) = 1.5

16、 (CPI) = 1.5 周期周期 操作操作123456 ADD SUB LDR MOV AND ORRFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteDataWritebackFetchDecodeExecuteFetchDecodeFetch16TM1639v11 The ARM Architecture分支流水线举例分支流水线举例n流水线被阻断流水线被阻断n注意注意: :内核运行在内核运行在ARMARM状态状态ARM7ARM7的指令周期数的指令周期数 (CPI) = 1.9(CPI) = 1.9周期周期 1 2 3 4 5 0

17、x8000 BL 0 x8FEC 0 x8004 X0 x8008 XX0 x8FEC ADD0 x8FF0 SUB0 x8FF4 MOV地址地址 操作操作FetchDecodeExecuteFetchDecodeExecuteFetchDecodeFetchFetchDecodeExecuteLinkretAdjustFetchDecodeFetch17TM1739v11 The ARM ArchitectureARM core的增强结构的增强结构nJAVAJAVA加速器加速器nSIMDSIMD指令集指令集 单指令流多数据流单指令流多数据流( (Single Instruction Mult

18、iple DataSingle Instruction Multiple Data, ,SIMDSIMD) )能力使得能力使得软件更有效地完成高性能的媒体应用象声音和图像编码器。软件更有效地完成高性能的媒体应用象声音和图像编码器。ARMv6ARMv6指令集合指令集合中加入了超过中加入了超过6060个个SIMDSIMD指令。加入指令。加入SIMASIMA指令将使性能提高指令将使性能提高2 2倍到倍到4 4倍。倍。SIMDSIMD能能力可以完成高端的图像编码、语音识别、力可以完成高端的图像编码、语音识别、3D3D图像图像nDSPDSP功能扩展功能扩展（早期控制，不带乘法和乘加运算（早期控制，不带乘

19、法和乘加运算 ）n 几条新的完成几条新的完成1616位数据乘法和乘加操作指令位数据乘法和乘加操作指令n 实现饱和的有符号数的加减法操作的指令实现饱和的有符号数的加减法操作的指令n CacheCache预取指令预取指令PLDPLDnTRUST Zone TRUST Zone 技术技术18TM1839v11 The ARM Architecture数据和指令类型数据和指令类型nARM ARM 采用的是采用的是3232位架构位架构( (总线结构总线结构).). 4/8/16/32 4/8/16/32，主流，主流8/328/32； 8 8位：控制简单的低端产品，位：控制简单的低端产品，3232位（手机

20、、数码位（手机、数码相机、相机、PDAPDA、通信设备、医疗设备等这些高端产品）通信设备、医疗设备等这些高端产品）n ARM ARM 约定约定: :nByte ： 8 bits(最小单位为字节)nHalfword ：16 bits (2 byte)(半字必须与2个字节的边界对准)nWord :32 bits (4 byte)(字必须与4个字节的边界对准)n大部分大部分ARM core ARM core 提供：提供：nARM 指令集（32-bit） (执行ARM指令集的状态称之为ARM状态)nThumb 指令集（16-bit ）(执行Thumb指令集的状态称之为Thumb状态)19TM1939v

21、11 The ARM ArchitectureARM微处理器：存储器格式微处理器：存储器格式大端的数据存放格式大端的数据存放格式低地址低地址高地址高地址地址地址A地址地址A+1地址地址A+2地址地址A+3最高有效字节的地址最高有效字节的地址就是该就是该word的地址的地址最高有效字节最高有效字节位于最低地址位于最低地址word a=0 x f6 73 4b cdf6734bcd20TM2039v11 The ARM ArchitectureARM微处理器：存储器格式微处理器：存储器格式小端的数据格式小端的数据格式 低地址低地址高地址高地址地址地址A地址地址A+1地址地址A+2地址地址A+3最低

22、有效字节的地址最低有效字节的地址就是该就是该word的地址的地址最低有效字节最低有效字节位于最低地址位于最低地址word a=0 x f6 73 4b cdf6734bcdLPC2000小端通常是ARM处理器的缺省格式。21TM2139v11 The ARM ArchitectureARM微处理器：处理器工作状态微处理器：处理器工作状态（PROCESSOR OPERATING STATES）n处理器有两种工作状态：处理器有两种工作状态：nARMARM：3232位，执行字对准的位，执行字对准的ARMARM指令指令nThumbThumb：1616位，执行半字对准的位，执行半字对准的ThumbThu

23、mb指令指令nARMARM和和ThumbThumb之间状态的切换不影响处理器的模式或寄存器之间状态的切换不影响处理器的模式或寄存器的内容的内容, ,状态切换开销几乎为状态切换开销几乎为0.0.;从Arm状态切换到Thumb状态 LDR R0,=Lable+1 BX R0;从Thumb状态切换到ARM状态 LDR R0,=Lable BX R0Lable ADD R0,R1,R2地址最低位为1，表示切换到Thumb状态地址最低位为0，表示切换到ARM状态跳转地址标号(偶数）22TM2239v11 The ARM ArchitectureARM微处理器：处理器工作状态微处理器：处理器工作状态n进入

24、进入ThumbThumb状态：状态：n执行执行BXBX指令，并设置操作数寄存器的状态（位指令，并设置操作数寄存器的状态（位00）为）为1 1。n在在ThumbThumb状态进入异常状态进入异常(IRQ, FIQ, UNDEF, ABORT,SWI (IRQ, FIQ, UNDEF, ABORT,SWI etc.)etc.)，当异常处理返回时自动转换到，当异常处理返回时自动转换到ThumbThumb状态状态n进入进入ARMARM状态：状态：n执行执行BXBX指令，并设置操作数寄存器的状态（位指令，并设置操作数寄存器的状态（位00）为）为0 0。n进入异常时，将进入异常时，将PCPC放入异常模式链

25、接寄存器中，从异常向放入异常模式链接寄存器中，从异常向量地址开始执行也可进入量地址开始执行也可进入ARMARM状态状态BX Rm23TM2339v11 The ARM ArchitectureARM状态和状态和Thumb状态的切换状态的切换；从；从ARM状态转变为状态转变为Thumb状态状态CODE32 LDR R0,=Label+1 BX R0 ；从；从Thumb ARM状态转变为状态转变为ARM状态状态CODE16 LDR R0,=Label BX R0 24TM2439v11 The ARM Architecture例子例子 CODE32 adrr0, Tstart + 1 bxr0 n

26、op CODE16 Tstartmovr0, #10 movr1, #3 bldoaddstop bstopdoadd addr0, r0, r1 bx lr end25TM2539v11 The ARM ArchitectureARM微处理器：处理器工作状态微处理器：处理器工作状态（PROCESSOR OPERATING STATES）nThumbThumb代码所需的存储空间约为代码所需的存储空间约为ARMARM代码的代码的60%-70%60%-70%。nThumbThumb代码使用的指令数比代码使用的指令数比ARMARM的代码多的代码多30%-40%30%-40%。n若使用若使用3232位

27、的存储器，位的存储器，ARMARM代码比代码比ThumbThumb代码快约代码快约40%40%n若使用若使用1616位的存储器，位的存储器，ThumbThumb代码比代码比ARMARM代码快约代码快约40%-50%40%-50%n与与ARMARM代码相比较，使用代码相比较，使用ThumbThumb代码，存储器的功耗会降低约代码，存储器的功耗会降低约30%30%系统性能有较高要求，应用系统性能有较高要求，应用3232位的存储系统与位的存储系统与ARMARM指令集；指令集；对系统的成本和功耗有较高要求，则应使用对系统的成本和功耗有较高要求，则应使用1616位的存储系统位的存储系统和和ThumbTh

28、umb指令集；指令集；两者可结合使用两者可结合使用26TM2639v11 The ARM ArchitectureARM体系结构版本体系结构版本 n ARMARM体系结构从最初开发到现在有了巨大的改进，并仍体系结构从最初开发到现在有了巨大的改进，并仍在完善和发展。为了清楚的表达每个在完善和发展。为了清楚的表达每个ARMARM应用实例所使应用实例所使用的指令集，用的指令集，ARMARM公司定义了公司定义了6 6种主要的种主要的ARMARM指令集体系指令集体系结构结构版本版本，以版本号，以版本号V1V1V8V8表示。表示。27TM2739v11 The ARM ArchitectureARM V4

29、nARMV4ARMV4是目前支持的最老的架构是目前支持的最老的架构, ,是基于是基于32-bit32-bit地址空间的地址空间的32-bit32-bit指令集。指令集。ARMv4ARMv4除了支持除了支持ARMv3ARMv3的指令外还扩展了的指令外还扩展了：v支持支持halfwordhalfword的存取的存取v支持支持bytebyte和和halfwordhalfword的符号扩展读的符号扩展读v支持支持ThumbThumb指令指令v提供提供ThumbThumb和和NormalNormal状态的转换指令状态的转换指令v进一步的明确了会引起进一步的明确了会引起UndefinedUndefined

30、异常的指令异常的指令 v对以前的对以前的26bits26bits体系结构的体系结构的CPUCPU不再兼容不再兼容 28TM2839v11 The ARM ArchitectureARMv4TnARMv4TARMv4T增加了增加了16-bit 16-bit ThumbThumb 指令集，这样使得编译器能产指令集，这样使得编译器能产生紧凑代码（相对于生紧凑代码（相对于32-bit32-bit代码，内存能节省到代码，内存能节省到35%35%以上以上) )并并保持保持32-bit32-bit系统的好处。系统的好处。nThumbThumb在处理器中仍然要扩展为标准的在处理器中仍然要扩展为标准的3232位

31、位ARMARM指令来运行。指令来运行。用户采用用户采用1616位位ThumbThumb指令集最大的好处就是可以获得更高的指令集最大的好处就是可以获得更高的代码密度和降低功耗代码密度和降低功耗。29TM2939v11 The ARM ArchitectureARM V5TEn19991999年推出年推出ARMv5TEARMv5TE其其增强了增强了ThumbThumb体系体系, ,增强的增强的ThumbThumb体系体系增加了一个新的指令同时改进了增加了一个新的指令同时改进了Thumb/ARMThumb/ARM相互作用、编相互作用、编译能力和混合及匹配译能力和混合及匹配ARMARM与与ThumbT

32、humb例程，例程，以更好地平衡代码以更好地平衡代码空间和性能空间和性能n并 在并 在 A R M I S AA R M I S A 上 扩 展 了上 扩 展 了 增 强 的增 强 的 D S PD S P 指 令 集指 令 集 : : 增强的增强的DSPDSP指令包括支持饱和算术（指令包括支持饱和算术（saturated saturated arithmeticarithmetic）, , 并且针对并且针对Audio DSPAudio DSP应用提高了应用提高了70%70%性能。性能。EE扩展表示在通用的扩展表示在通用的CPUCPU上提供上提供DSPDSP能力。能力。 30TM3039v11

33、 The ARM ArchitectureARMv5TEJn20002000年推出年推出ARMv5TEJARMv5TEJ，增加了，增加了JazelleJazelle扩展以支持扩展以支持JavaJava加速技术。加速技术。JazelleJazelle状态下允许直接运行状态下允许直接运行java8java8位码位码. . Java Java 字节码字节码 8-bits 8-bits 独立架构的指令集。独立架构的指令集。Jazelle 用硬件执行大多数的字节码nJazelleJazelle技术比仅仅基于软件的技术比仅仅基于软件的JVMJVM性能提高近性能提高近8 8倍倍的性能减少了的性能减少了808

34、0的功耗。的功耗。 ARM Jazelle(ARM发布的java硬件加速虚拟机优化技术，目的是为了提高java应用的启动运行及反应速度)31TM3139v11 The ARM ArchitectureARMv6n20012001年推出年推出ARMv6ARMv6，它在许多方面做了改进如内存，它在许多方面做了改进如内存系统、异常处理和较好地支持多处理器。系统、异常处理和较好地支持多处理器。nSIMDSIMD扩展使得广大的软件应用如扩展使得广大的软件应用如VideoVideo和和Audio Audio codeccodec的性能提高了的性能提高了4 4倍。倍。nThumb-2Thumb-2和和Tru

35、stZoneTrustZone 技术也用于技术也用于ARMv6ARMv6中。中。ARMv6ARMv6第一个实现是第一个实现是20022002年春推出的年春推出的ARM1136J(F)-SARM1136J(F)-STMTM处处理器，理器，20032003年又推出了年又推出了 ARM1156T2(F)-SARM1156T2(F)-S 和和ARM1176JZ(F)-SARM1176JZ(F)-S处理器。处理器。32TM3239v11 The ARM ArchitectureARMv7nARMv7ARMv7定义了定义了3 3种不同的处理器配置（种不同的处理器配置（processor profilesp

36、rocessor profiles）: : nProfile AProfile A是面向复杂、基于虚拟内存的是面向复杂、基于虚拟内存的OSOS和应用的和应用的（2G2G）nProfile RProfile R是针对实时系统的是针对实时系统的nProfile MProfile M是针对低成本应用的优化的微控制器的是针对低成本应用的优化的微控制器的（50M50M）n所有所有ARMv7 profilesARMv7 profiles实现实现Thumb-2Thumb-2技术，同时还包括了技术，同时还包括了NEONNEON技术的扩展提高技术的扩展提高DSPDSP和多媒体处理吞吐量和多媒体处理吞吐量4004

37、00 ，并，并提供提供浮点支持浮点支持以满足下一代以满足下一代3D3D图形和游戏以及传统嵌入式控图形和游戏以及传统嵌入式控制应用的需要制应用的需要。33TM3339v11 The ARM ArchitectureARMv8nARMv8-AARMv8-A 将将 64 64 位架构支持引入位架构支持引入 ARM ARM 架构中，其中架构中，其中包括：包括： 64 64 位通用寄存器、位通用寄存器、SPSP（堆栈指针）和（堆栈指针）和 PCPC（程序计数器）（程序计数器） 6464 位数据处理和扩展的虚拟寻址位数据处理和扩展的虚拟寻址 两种主要执行状态：两种主要执行状态：AArch64AArch64

38、 - 64 - 64 位执行状态位执行状态AArch32AArch32 - 32 - 32 位执行状态位执行状态34TM3439v11 The ARM ArchitectureARM处理器的分类处理器的分类n结构体系版本（结构体系版本（ArchitectureArchitecture）nARM v4TARM v4TnARM v5TE ARM v5TE nARM v6ARM v6nARM Cortex (v7)ARM Cortex (v7)nProcessor FamilyProcessor FamilynARM7 ARM7 nARM9ARM9nARM10ARM10nARM11ARM11nARM

39、 CortexARM Cortexn按应用特征分类按应用特征分类n应用处理器应用处理器 nA Application Processorn实时控制处理器实时控制处理器 nR Real-time Controllern微控制器微控制器 nM Micro-controller特征：特征：MMU, Cache 最快频率、最高性能、合理功耗最快频率、最高性能、合理功耗 特征：特征：MPU, Cache 实时响应、合理性能、较低功耗实时响应、合理性能、较低功耗 特征：特征：no sub-memory system 一般性能、最低成本、极低功耗一般性能、最低成本、极低功耗 35TM3539v11 The

40、ARM ArchitectureARM发展发展SA-110ARM7TDMI4T1Halfword and signed halfword / byte supportSystem modeThumb instruction set24ARM9TDMISA-1110ARM720TARM940TImproved ARM/Thumb InterworkingCLZ 5TESaturated mathsDSP multiply-accumulate instructionsXScaleARM1020EARM9E-SARM966E-S3Early ARM architecturesARM9EJ-S5TE

41、JARM7EJ-SARM926EJ-SJazelleJava bytecodeexecution6ARM1136EJ-SARM1026EJ-SSIMD InstructionsMulti-processingV6 Memory architecture (VMSA)Unaligned data supportV7 V7 架构；架构； cortex36TM3639v11 The ARM Architecturev4 v5TESA110v4TARM720TARM7TDMI-SARM920TARM940TARM922TARM966E-SARM946E-SARM1020Ev5TEJ / Jazelle

42、v6 / JazelleARM7EJ-SARM926EJ-SARM1026EJ-SARM11 Micro-Architecture 37TM3739v11 The ARM ArchitectureARM FamilyARM7 FamilyARM9 FamilyARM10 FamilyARM11 Family150DMIPS300 DMIPS500 DMIPS1000 DMIPSARM Cortex FamilyARM720TARM1136J ARM1176JZARM1026EARM920T/ARM922T ARM926EJCortex AApplication ProcessorARM7TDM

43、IARM1156T2ARM1026EARM946ECortex REmbedded RT ControllerARM7TDMIARM966E ARM968ECortex MMicro-controllerARM Architecture38TM3839v11 The ARM Architecture系列系列相应产品相应产品性能特点性能特点ARM7ARM7系列系列ARM7TDMI，ARM7TDMI-S，ARM720T，ARM7EJ三级流水三级流水性能：性能：0.9MIPS/MHz, 可达到可达到130MIPs (Dhrystone2.1) ARM9ARM9系列系列ARM920T， ARM922T

44、 五级流水，五级流水，性能：性能：1.1MIPS/MHz，可达，可达300 MIPS (Dhrystone 2.1)，单，单32-bit AMBA bus接口，支持接口，支持MMU ARM9EARM9E系列系列ARM926EJ-S, RM946E-S, ARM966E-S, ARM968E-S,ARM996HS 五级流水五级流水，支持，支持DSP指令。指令。性性能：能：1.1MIPS/MHz，可达，可达300 MIPS (Dhrystone 2.1)，高性能，高性能AHB, 软核软核（soft IP） ARM10ARM10系列系列ARM1020E, ARM1022EARM1026EJ-S 6级

45、流水支持分支预测（级流水支持分支预测（branch prediction），支持），支持DSP指令。指令。性能：性能：1.35 MIPS/MHz，可达，可达430+ Dhrystone 2.1 MIPS，可选支可选支持高性能浮点操作持高性能浮点操作，双双64位总线接口位总线接口，内部内部64位数据通路位数据通路 39TM3939v11 The ARM Architecture系列系列相应产品相应产品性能特点性能特点ARM11 ARM11 系列系列ARM11MPCore,ARM1136J(F)-S, ARM1156T2(F)-S,ARM1176JZ(F)-S 8级流水线级流水线(9级级ARM11

46、56T2(F)-S)，独立的，独立的load-store和和arithmetic流水线，支持分支预测和返回流水线，支持分支预测和返回栈（栈（Return Stack）。强大的）。强大的ARMv6 指令集，指令集，支持支持DSP， SIMD (Single Instruction Multiple Data) 扩展，扩展，支持支持ARM TrustZone 、Thumb-2核心技术。核心技术。740 Dhrystone 2.1 MIPS，低功耗，低功耗0.6mW/MHz (0.13m, 1.2V) CortexCortex系列系列Cortex-A8, Cortex-M3,Cortex-R4 Co

47、rtex-A系列系列: 面向用于复杂面向用于复杂OS和应用的应用处和应用的应用处理器（理器（applications processors），支持），支持ARM, Thumb and Thumb-2指令集。指令集。Cortex-R系列：面向嵌入式实时领域的嵌入式系列：面向嵌入式实时领域的嵌入式处理器，支持处理器，支持ARM, Thumb,和和Thumb-2 指令集。指令集。Cortex-M系列：系列：面向深嵌入式价格敏感的嵌入面向深嵌入式价格敏感的嵌入式处理器式处理器， 只支持只支持Thumb-2指令集指令集 SecurCoreSecurCore 系列系列SecurCore SC100，SecurCore SC