ARM處理器

ARM處理器是Acorn有限公司面向低預(yù)算市場設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器。全稱為Acorn RISC Machine。ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì)，但也配備16位指令集，一般來講比等價(jià)32位代碼節(jié)省達(dá)35%，卻能保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)。和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。ARM還提供兩個(gè)前沿特性來輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調(diào)試，它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核(ETMS)系列。

特點(diǎn)：

1、體積小、低功耗、低成本、高性能；

2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；

3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；

4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；

5、尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；

6、指令長度固定。

ARM處理器重要內(nèi)核版本介紹:

1、ARM7處理器：

ARM7處理器采用了ARMV4T（馮·諾依曼）體系結(jié)構(gòu)，這種體系結(jié)構(gòu)將程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并在一起。

特點(diǎn)：（1）小型、快速、低能耗、集成式的RISC內(nèi)核結(jié)構(gòu)。

（2）具有三級(jí)流水、空間統(tǒng)一的指令與數(shù)據(jù)Cache、平均功耗為0.6mW/MHz、時(shí)鐘速度為66MHz、每條指令平均執(zhí)行1.9個(gè)時(shí)鐘周期等特性。

（3）程序和數(shù)據(jù)共用一個(gè)存儲(chǔ)空間，采用單一的地址及數(shù)據(jù)總線，程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同。

用途：數(shù)字蜂窩電話和硬盤驅(qū)動(dòng)器等。

主流內(nèi)核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM7EJ-S、ARM720T

市場常見的處理器：Samsung公司的S3C44BOX與S3C4510處理器、Atmel公司的AT91FR40162系列處理器、Cirrus公司的EP73xx系列等。大部分手機(jī)基帶部分的應(yīng)用處理器。CDMA模塊、GPRS模塊和GPS等通信模塊。

2、ARM9、ARM9E處理器：

ARM9處理器采用ARMV4T（哈佛）體系結(jié)構(gòu)，這種體系結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，是一種并行體系結(jié)構(gòu)。

特點(diǎn)：（1）程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的存儲(chǔ)空間中，即程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

（2）每個(gè)存儲(chǔ)器獨(dú)立編址、獨(dú)立訪問。與兩個(gè)存儲(chǔ)器相對(duì)應(yīng)的是系統(tǒng)中的4套總線，程序的數(shù)據(jù)總線和地址總線，數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線和地址總線。

（3）分離的程序總線和數(shù)據(jù)總線可允許在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)同時(shí)獲取指令字和操作數(shù)，從而提高了執(zhí)行速度，使數(shù)據(jù)的吞吐量提高了一倍。取指和執(zhí)行能完全重疊。

（4）ARM9采用五級(jí)流水處理及分離的Cache結(jié)構(gòu)，平均功耗為0.7mW/MHz。時(shí)鐘速度為120MHz~200MHz，每條指令平均執(zhí)行1.5個(gè)時(shí)鐘周期。同時(shí)也配備Thumb指令擴(kuò)展、調(diào)試和Harvard總線。

（5）ARM920、ARM940和ARM9E處理器均為含有Cache的CPU核，性能為132MIPS（120MHz時(shí)鐘，3.3V供電）或220MIPS（200MHz時(shí)鐘）。

用途：無線設(shè)備、儀器儀表、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、機(jī)頂盒設(shè)備、高端打印機(jī)及數(shù)碼相機(jī)應(yīng)用中。

主流內(nèi)核：ARM920T、ARM922T、ARM940。

相關(guān)處理器芯片：Samsung公司的S3C2510、Cirrus公司的EP93xx系列等。主流的ARM9E內(nèi)核是ARM926EJ-S、ARM946E-S、ARM966E-S等。常見的PDA，比如說PocketPC中一般都是用ARM9處理器，其中以Samsung公司的S3C2410處理器居多。

3、ARM10E處理器：

采用ARMVST體系結(jié)構(gòu)，可以分為六級(jí)流水處理，采用指令與數(shù)據(jù)分離的Cache結(jié)構(gòu)，平均功耗1000mW，時(shí)鐘速度為300MHz，每條指令平均執(zhí)行1.2個(gè)時(shí)鐘周期。

特點(diǎn)：（1）ARM10TDMI與所有ARM核在二進(jìn)制級(jí)代碼中兼容，內(nèi)帶高速32×16 MAC，預(yù)留DSP協(xié)處理器接口。

（2）VFP10（向量浮點(diǎn)單元）為七級(jí)流水結(jié)構(gòu)。其中的ARM1020T處理器則是由ARMl0TDMI、32KB指令、數(shù)據(jù)Caches及MMU部分構(gòu)成的。

（3）系統(tǒng)時(shí)鐘高達(dá)300MHz時(shí)鐘，指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分別為32KB，數(shù)據(jù)寬度為64位，能夠支持多種商用操作系統(tǒng)。

用途：適用于下一代高性能手持式因特網(wǎng)設(shè)備及數(shù)字式消費(fèi)類應(yīng)用。

主流內(nèi)核：ARM1020E、ARM1022E、ARM1026EJ-S等。

4、SecurCore處理器：

SecurCore系列處理器提供了基于高性能的32位RISC技術(shù)的安全解決方案。

特點(diǎn)：（1）體積小、功耗低、代碼密度大和性能高等。

（2）該系列處理器提供了安全解決方案的支持。采用軟內(nèi)核技術(shù)，以提供最大限度的靈活性，以及防止外部對(duì)其進(jìn)行掃描探測(cè)。

（3）提供面向智能卡的和低成本的存儲(chǔ)保護(hù)單元MPU，可以靈活地集成用戶自己的安全特性和其他的協(xié)處理器。

產(chǎn)品：SC100、SC110、SC200、SC210

5、StrongARM處理器：

StrongARM處理器采用ARMV4T的五級(jí)流水體系結(jié)構(gòu)。

產(chǎn)品：SA110、SA1100、SA1110。大部分智能手機(jī)的核心處理器就是XScale系列處理器。

另外Intel公司的基于ARMv5TE體系結(jié)構(gòu)的XScalePXA27x系列處理器，與StrongARM相比增加了I/D Cache，并且加入了部分DSP功能，更適合于移動(dòng)多媒體應(yīng)用。

6、ARM11處理器：

主要處理器：ARM1136JF-S、ARM1156T2F-S、ARM1176JZF-S、ARM11MCORE等多種。

用途：（1）可以在使用130nm代工廠技術(shù)、小至2.2mm2芯片面積和低至0.24mW/MHz的前提下達(dá)到高達(dá)500MHz的性能表現(xiàn)。

（2）以眾多消費(fèi)產(chǎn)品市場為目標(biāo)，推出了許多新的技術(shù)，包括針對(duì)媒體處理的SIMD，用以提高安全性能的TrustZone技術(shù)，智能能源管理（IEM），以及需要非常高的、可升級(jí)的超過2600 Dhrystone 2.1 MIPS 性能的系統(tǒng)多處理技術(shù)。