ARM微处理器硬件结构

ARM处理器详解（1）-ARMCortex-A系列处理器如图所⽰，绿⾊的部分都是v7-A的架构，蓝⾊的是v8-A架构，基本上绿⾊都是可以⽀持到32和64位的，除了A32，只⽀持到32位。

在右边的每个部分，⽐如说需要⾼效能的最上⾯的A15-A73这个部分是最⾼效的，接下来就是⽐较注重整个效率的部分了，中间那个部分是⽐较⾼效率的，最下⾯那栏的是效率最好的，在电池的效能⽅⾯达到了最好的标准。

最新的还有使⽤在麒麟980上的，基于Dynamiq技术的第⼆代优质内核 Cortex A76。

Acore主打的就是⾼性能，消费类的产品⽐如⼿机，平板，机顶盒等需要上系统的基本上都需要使⽤Acore。

Acore的发展曲线基本上和⼯艺曲线重叠，最新的A76是基于7nm的⼯艺，A73基于10nm的⼯艺，更早些的A5，A9基本上使⽤40nm或28nm的⼯艺。

这是ARM 2016年发布的最新A系列处理器，Cortex-A73⽀持全尺⼨ARMv8-A构架，ARMv8-A是ARM公司的⾸款⽀持64位指令集的处理器架构，包括ARM TrustZone技术、NEON、虚拟化和加密技术。

所以⽆论是32位还是64位，Cortex-A73都可以提供适应性最强的移动应⽤⽣态开发环境。

Cortex-A73包括128位 AMBR 4 ACE接⼝和ARM的big.LITTLE系统⼀体化接⼝，采⽤了⽬前最先进的10nm技术制造，可以提供⽐Cortex-A72⾼出30%的持续处理能⼒，⾮常适合移动设备和消费级设备使⽤。

预计今年晚些时候到2017年，Cortex-A73处理器将会逐渐覆盖到我们合作伙伴的⾼端智能⼿机、平板电脑、翻盖式移动设备、数字电视等⼀系列消费电⼦设备。

big.LITTLE架构发展到最新的A76，更新了Dynamiq架构，core的外⾯再包了⼀层L3 cache，减少了对外部DDR的读写，所以性能更优。

Cortex-A72最早发布于2015年年初，也是基于ARMv8-A架构，采⽤台积电16nm FinFET制造⼯艺，Cortex-A72可在芯⽚上单独实现性能，也可以搭配Cortex-A53处理器与ARMCoreLinkTMCCI⾼速缓存⼀致性互连（CacheCoherentInterconnect）构成ARMbig.LITTLETM配置，进⼀步提升能效。

ZT：arm cpu的架构及分类说明今天在编译mplayer for mx27ads的时候，碰到了armv5te与armv6优化的问题。

默认的交叉编译器支持armv5te也支持armv6，就默认使用了mplayer中mpeg4的armv6解码代码，结果在mx27ads版上，播放mpeg4视频时颜色空间转换出错。

对比x86后总算找到了这个问题，顺手根据ARM官方资料和网上资料整理了一篇arm cpu的架构及分类说明。

ARM微处理器系列ARM 微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于 ARM 体系结构的处理器，除了具有ARM 体系结构的共同特点以外，每一个系列的 ARM 微处理器都有各自的特点和应用领域。

－ ARM7 系列－ ARM9 系列－ ARM9E 系列－ ARM10E 系列－ ARM11系列－ Cortex 系列－ SecurCore 系列－ OptimoDE Data Engines－ Xcale其中，ARM7、ARM9、ARM9E 和 ARM10 为4 个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。

SecurCore 系列专门为安全要求较高的应用而设计。

以下我们来详细了解一下各种处理器的特点及应用领域。

ARM7系列ARM7 系列微处理器为低功耗的 32位 RISC 处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。

ARM7 微处理器系列具有如下特点：－具有嵌入式 ICE－RT 逻辑，调试开发方便。

－极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。

－能够提供 0.9MIPS/MHz 的三级流水线结构。

－代码密度高并兼容 16 位的 Thumb 指令集。

－对操作系统的支持广泛，包括 Windows CE、Linux、Palm OS 等。

－指令系统与 ARM9 系列、ARM9E 系列和 ARM10E 系列兼容，便于用户的产品升级换代。

－主频最高可达 130MIPS，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。

张凌001关于ARM的内核架构很多时候我们都会对M0，M0+,M3,M4，M7，arm7，arm9，CORTEX-A系列，或者说AVR,51，PIC等，一头雾水，只知道是架构，不知道具体是什么，有哪些不同？今天查了些资料，来解解惑，不是很详细，但对此有个大体了解。

咱先来当下最火的ARM吧1.ARMARM即以英国ARM（Advanced RISC Machines）公司的内核芯片作为CPU，同时附加其他外围功能的嵌入式开发板，用以评估内核芯片的功能和研发各科技类企业的产品.ARM 微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于 ARM 体系结构的处理器，除了具有ARM 体系结构的共同特点以外，每一个系列的 ARM 微处理器都有各自的特点和应用领域。

－ ARM7 系列－ ARM9 系列－ ARM9E 系列－ ARM10E 系列－ ARM11系列－ Cortex 系列－ SecurCore 系列－ OptimoDE Data Engines－ Intel的Xscale－ Intel的StrongARM ARM11系列2. Cortex 系列32位RISCCPU开发领域中不断取得突破，其设计的微处理器结构已经从v3发展到现在的v7。

Cortex 系列处理器是基于ARMv7架构的，分为Cortex-M、Cortex-R和Cortex-A三类。

由于应用领域的不同，基于v7架构的Cortex处理器系列所采用的技术也不相同。

基于v7A的称为“Cortex-A系列。

高性能的Cortex-A15、可伸缩的Cortex-A9、经过市场验证的Cortex-A8处理器以及高效的Cortex-A7和Cortex-A5处理器均共享同一体系结构，因此具有完整的应用兼容性，支持传统的ARM、Thumb指令集和新增的高性能紧凑型Thumb-2指令集。

1Cortex-M系列Cortex-M系列又可分为Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M3、Cortex-M4；2Cortex-R系列Cortex-R系列分为Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7；3Cortex-A 系列Cortex-A系列分为Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A15、Cortex-A50等 ，同样也就有了对应内核的Cortex-M0开发板、Cortex-A5开发板、Cortex-A8开发板、Cortex-A9开发板、Cortex-R4开发板等等。

ARM内核全解析，从ARM7,ARM9到Cortex-A7,A8,A9,A12,A15到Cortex-A53,A57前不久ARM正式宣布推出新款ARMv8架构的Cortex-A50处理器系列产品，以此来扩大ARM在高性能与低功耗领域的领先地位，进一步抢占移动终端市场份额。

Cortex-A50是继Cortex-A15之后的又一重量级产品，将会直接影响到主流PC市场的占有率。

围绕该话题，我们今天不妨总结一下近几年来手机端较为主流的ARM处理器。

以由高到低的方式来看，ARM处理器大体上可以排序为：Cortex-A57处理器、Cortex-A53处理器、Cortex-A15处理器、Cortex-A12处理器、Cortex-A9处理器、Cortex-A8处理器、Cortex-A7处理器、Cortex-A5处理器、ARM11处理器、ARM9处理器、ARM7处理器，再往低的部分手机产品中基本已经不再使用，这里就不再介绍。

ARM 处理器架构发展● Cortex-A57、A53处理器Cortex-A53、Cortex-A57两款处理器属于Cortex-A50系列，首次采用64位ARMv8架构，意义重大，这也是ARM最近刚刚发布的两款产品。

Cortex-A57是ARM最先进、性能最高的应用处理器，号称可在同样的功耗水平下达到当今顶级智能手机性能的三倍；而Cortex-A53是世界上能效最高、面积最小的64位处理器，同等性能下能效是当今高端智能手机的三倍。

这两款处理器还可整合为ARM big.LITTLE（大小核心伴侣）处理器架构，根据运算需求在两者间进行切换，以结合高性能与高功耗效率的特点，两个处理器是独立运作的。

应用案例：预计于2014年推出。

● Cortex-A15处理器架构解析ARM Cortex-A15处理器隶属于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架构，是业界迄今为止性能最高且可授予许可的处理器。

Cortex-A15 MPCore处理器具有无序超标量管道，带有紧密耦合的低延迟2级高速缓存，该高速缓存的大小最高可达4MB。

Armv9核心A710、A715和A510微架构解读1、引言在上一篇文章“从A76到A78——在变化中学习Arm微架构”中，我们了解了Arm处理器微架构的基本组成，介绍了Armv8架构最后几代经典处理器架构。

现在，Arm公司已经在2021年3月推出了其最新的Armv9架构系列处理器，距上一代Armv8系列架构发布相隔了整整10年时间。

新一代的Armv9产品，不但会带来更强大的计算性能，在安全、AI等领域也带来了全新的设计。

可以说，Armv9系列继承了Armv8架构的优势，同时也为Arm公司的下一个十年拉开了帷幕。

本文将着重介绍基于Armv9架构的A710、A715、A510等处理器架构，让大家了解Armv9架构和Armv8架构的差异。

2、Arm的Cortex-X定制CPU计划在介绍Armv9系列前，我们先看一下ARM的Cortex-X定制CPU计划。

Cortex-X方案先于Armv9发布，在Arm发布A78时，同时也发布了Cortex-X1这一颗性能强大的CPU，后续大家习惯称之为超级大核。

从此，旗舰处理器的架构从4+4（4大+4小）逐步变成了1+3+4（1超大+3大+4小）架构。

Cortex-X计划不但带来了如X1这样的超级大核心设计，也允许厂商参与定制Cortex-X 系列的核心设计。

X系列超级大核心相比A系列大核心，拥有更大的芯片面积，同时支持更多的发射和解码能力，还增加了缓存和ROB空间等，图中Arm 宣称X1相比A78的性能提升超过30%。

后续计划专门写一篇文章介绍Cortex-X 的系列处理器。

3、64bit应用生态32bit和64bit应用兼容问题已经历经多年讨论，主流的苹果和安卓平台都明确表示要切换到64bit以提供更大的应用访问空间和支持处理器的最新特性。

苹果公司在2017年的iOS11中就强制要求开发者切换到64bit应用，谷歌公司则要求安卓开发者在2021年将上传的应用完全切换到64bit。

浅析CPU两⼤架构ARM和X86区别及拓展windowsx86与x64的区别 由于在 linux 安装nodejs环境时遇到⼀个不可执⾏⽂件的问题，涉及到了ARM和x64⽂件，所以查了点资料初步了解了⼀下cpu两⼤架构：ARM与X86的区别。

⼀、CPU是什么 中央处理单元（CPU）主要由运算器、控制器、寄存器三部分组成，从字⾯意思看运算器就是起着运算的作⽤，控制器就是负责发出CPU每条指令所需要的信息，寄存器就是保存运算或者指令的⼀些临时⽂件，这样可以保证更⾼的速度。

CPU有着处理指令、执⾏操作、控制时间、处理数据四⼤作⽤，打个⽐喻来说，CPU就像我们的⼤脑，帮我们完成各种各样的⽣理活动。

因此如果没有CPU，那么电脑就是⼀堆废物，⽆法⼯作。

移动设备其实很复杂，这些CPU需要执⾏数以百万计的指⽰，才能使它向我们期待的⽅向运⾏，⽽CPU的速度和功率效率是⾄关重要的。

速度影响⽤户体验，⽽效率影响电池寿命。

最完美的移动设备是⾼性能和低功耗相结合。

⼆、要了解X86和ARM，就得先了解复杂指令集（CISC)和精简指令集（RISC） 从CPU发明到现在，有⾮常多种架构，从我们熟悉的X86，ARM，到不太熟悉的MIPS，IA64，它们之间的差距都⾮常⼤。

但是如果从最基本的逻辑⾓度来分类的话，它们可以被分为两⼤类，即所谓的“复杂指令集”与“精简指令集”系统，也就是经常看到的“CISC”与“RISC”。

Intel和ARM处理器的第⼀个区别是，前者使⽤复杂指令集（CISC)，⽽后者使⽤精简指令集（RISC）。

属于这两种类中的各种架构之间最⼤的区别，在于它们的设计者考虑问题⽅式的不同。

我们可以继续举个例⼦，⽐如说我们要命令⼀个⼈吃饭，那么我们应该怎么命令呢？我们可以直接对他下达“吃饭”的命令，也可以命令他“先拿勺⼦，然后舀起⼀勺饭，然后张嘴，然后送到嘴⾥，最后咽下去”。

从这⾥可以看到，对于命令别⼈做事这样⼀件事情，不同的⼈有不同的理解，有⼈认为，如果我⾸先给接受命令的⼈以⾜够的训练，让他掌握各种复杂技能（即在硬件中实现对应的复杂功能），那么以后就可以⽤⾮常简单的命令让他去做很复杂的事情——⽐如只要说⼀句“吃饭”，他就会吃饭。

ARM体系结构
ARM作为一种微处理器体系结构，具有广泛应用范围、高性价比、低功耗等优势，在晶体管规模以及架构方面有着很大的节省，因而受到了越来越多应用者的青睐。

ARM体系结构包括处理器（Processor）、片外存储器（External Memory）、I/O接口（Input/Output Interface）、外围器件（Peripheral Devices）、软件支持（Software Support）等内容。

从处理器来说，ARM体系结构提供了一系列非常细分的机型，它们有不同的特性和操作速度，可以满足不同的性能需求，而且这些机型一般都有较高的可缩放性，所以在产品设计的过程中可以根据实际要求选择合适的特性和速度。

从片外存储器来说，ARM体系结构支持使用不同类型的存储器，比如SRAM、DRAM、Flash等，可以根据应用性能和耗电量的需求，来选择合适的存储器以满足不同应用场景的需求，而且存储器容量也比较可观，一般可以满足大部分应用场景的要求。

从I/O接口来说，ARM体系结构支持多种接口，如USB、I2C、SPI、UART等，通过这些接口可以与周边的外设进行连接，而这些接口的功耗和速度也比较低。

ARM公司及产品架构简介--ARM概述1.ARM 是英国一家电子公司的名字，该公司成立于1990年11月，是苹果电脑，Acorn电脑集团和VLSI Technology的合资企业。

Acorn曾在1985年推出世界上首个商用单芯片RISC （Reduced Instruction Set Computing）处理器。

ARM主要出售芯片设计技术的授权。

2.ARM体系架构的版本就是它所使用的指令集的版本。

ARM架构支持32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集，后者使得代码的存储空间大大减小。

还提供了一些扩展功能，还在使用的ARM指令集(ISA，Instruction Set Architecture)有以下版本。

arm v4：只支持32位指令集arm v4t：增加t(thumb)指令集arm v5te：增加增强型dsp指令e指令arm v5tej ：提供java加速功能arm v6 :thumb-2 增加多媒体功能的支持arm v7:thumb-2 改良浮点运算总结版本名中的T表示Thumb指令集，E表示增强型DSP指令，J表示Java加速器。

3.ARM处理器的系列:在相同指令集下，搭配不同部件就可以组装出具有不同功能的处理器，比如有无内存管理单元、有无调试功能等。

它们可以分为8个系列，系列名中有7个后缀，这些后缀可以组合，含义如下。

①T:表示支持Thumb指令集。

②D:表示支持片。

上调试( Debug)。

③M:表示内嵌硬件乘法器(Multiplier)。

④1:支持片上断点和调试点。

⑤E:表示支持增强型DSP功能。

⑥J:表示支持Jazelle技术，即Java加速器。

⑦S:表示全合成式( full synthesizable)。

8大系列:这8个系列中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为通用处理器系列，每个系列提供-“套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。

SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。

arm体系结构特点
ARM 体系结构是一种广泛使用的 32 位微处理器体系结构，具有以下特点：
1. 简单的指令集：ARM 指令集是一种 RISC（精简指令集计算机）指令集，它具有固定长度的指令和简单的指令格式。

这种简单的指令集可以提高指令的执行速度和效率，同时也可以减少指令的解码时间。

2. 高效的流水线：ARM 体系结构采用了高效的流水线技术，可以在一个时钟周期内执行多条指令。

这种流水线技术可以提高指令的执行速度和效率，从而提高处理器的性能。

3. 低功耗设计：ARM 体系结构采用了低功耗设计，可以在不影响性能的情况下降低处理器的功耗。

这种低功耗设计对于移动设备和嵌入式系统非常重要，可以延长设备的电池寿命。

4. 可扩展性：ARM 体系结构具有很好的可扩展性，可以通过增加更多的寄存器和指令来扩展处理器的功能。

这种可扩展性可以满足不同应用的需求，例如多媒体处理、网络通信等。

5. 支持Thumb 指令集：ARM 体系结构还支持 Thumb 指令集，这是一种 16 位的指令集。

Thumb 指令集可以在不损失性能的情况下减少代码的大小，从而节省存储空间。

6. 强大的异常处理机制：ARM 体系结构具有强大的异常处理机制，可以处理各种硬件和软件异常。

这种异常处理机制可以提高系统的可靠性和稳定性。

总之，ARM 体系结构具有简单的指令集、高效的流水线、低功耗设计、可扩展性、支持Thumb 指令集和强大的异常处理机制等特点，这些特点使得 ARM 体系结构成为了移动设备和嵌入式系统领域的主流处理器体系结构。

体系结构: RISC, CISC, x86, ARM, MIPS硬件体系结构（Architecture）软件操作系统（Operating System）一、RISC与CISC1.CISC（Complex Instruction SetComputer,复杂指令集计算机）复杂指令集（CISC，Complex Instruction Set Computer）是一种微处理器指令集架构（ISA），每个指令可执行若干低阶操作，诸如从内存读取、储存、和计算操作，全部集于单一指令之中。

CISC特点：1.指令系统庞大，指令功能复杂，指令格式、寻址方式多；2.绝大多数指令需多个机器周期完成；3.各种指令都可访问存储器；4.采用微程序控制；5.有专用寄存器，少量；6.难以用优化编译技术生成高效的目标代码程序；在CISC指令集的各种指令中，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。

而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。

2.RISC（reduced instruction setcomputer，精简指令集计算机）精简指令集这种设计思路对指令数目和寻址方式都做了精简，使其实现更容易，指令并行执行程度更好，编译器的效率更高。

它能够以更快的速度执行操作。

这种设计思路最早的产生缘自于有人发现，尽管传统处理器设计了许多特性让代码编写更加便捷，但这些复杂特性需要几个指令周期才能实现，并且常常不被运行程序所采用。

此外，处理器和主内存之间运行速度的差别也变得越来越大。

在这些因素促使下，出现了一系列新技术，使处理器的指令得以流水执行，同时降低处理器访问内存的次数。

实际上在后来的发展中，RISC与CISC在竞争的过程中相互学习，现在的RISC指令集也达到数百条，运行周期也不再固定。

虽然如此，RISC设计的根本原则——针对流水线化的处理器优化—0—没有改变，而且还在遵循这种原则的基础上发展出RISC的一个并行化变种VLIW（包括Intel EPIC），就是将简短而长度统一的精简指令组合出超长指令，每次执行一条超长指令，等于并行执行多条短指令。