下载文档原格式
手机CPU处理器架构进化历程随着智能手机越来越普及，消费者在选购手机的时候也越来越理性化，除了关心价格和外观之外，手机的性能也成为了人们最关心的因素，大家都知道，处理器是影响手机性能的最关键的因素，像德州仪器、高通、英伟达以及三星等主流的处理器厂商，大家都已经耳熟能详。
但是很多人并不知道，其实它们采用的都是同一个架构——ARM架构，实际上，处理器采用的架构才是影响处理器性能的关键因素。
今天，笔者就和大家一起，聊一聊ARM的那些事。
ARM架构简介ARM架构简介ARM（Advanced RISC Machine的缩写）架构，被称作进阶精简指令集机器，是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。
由于低成本、高效能、低耗电的特性，ARM处理器非常适用于移动通讯领域。
为了大家更好的理解，我们不妨做个比喻，ARM架构就像是一座建筑的结构设计部分，而处理器就相当于一个完整的建筑，只有有了稳定的结构作为基础，才能建造出各式各样的房子。
换句话说，ARM架构只相当于一座建筑的框架，至于最后建造出来的房子长什么样，舒适度如何，就是由处理器厂商自己决定了。
不过有一点需要说明，假如结构的设计值是十层，容纳人数的上限是100人，那么最后建好的房子也不能超过这个上限。
这也就是说，采用相同架构的处理器，性能基本上已经锁定在一定的范围之内，不会有本质的区别。
所以，看处理器的性能要先看架构。
ARM架构ARM授权方式ARM公司是一家知识产权供应商，本身并不参与终端处理器芯片的制造和销售，而是通过向其它芯片厂商授权设计方案，来获取收益。
ARM提供了多样的授权方式，ARM公司可以向芯片厂商单纯的转让设计方案的使用及销售权，比如德州仪器，其旗下的OMAP处理器是在原始ARM架构的基础上设计的，这种方式费用一般比较低，所以，德州仪器的芯片售价也相对较低。
对于一些具备自有设计技术的客户，他们希望能对原始的ARM架构进行优化，以便更好的适应到自己研发的芯片，这样就会牵扯到授权架构修改的费用，而且这项费用也是相当昂贵的。
智能手机性能与ARM架构智能手机的性能，取决于硬件和软件两个方面，软件方面主要是操作系统优化，而硬件方面CPU，GPU,RAM,ROM则起到了最重要的作用，其中又以处理器（CPU）最为最为重要，而架构做为处理器的基础，对于处理器的整体性能起到了决定性的作用，不同架构的处理器同主频下，性能差距可以达到2-5倍。
可见架构的重要性。
目前市面上主流的手机cpu架构%90以上都采用的是ARM 架构。
下面就介绍一下ARM架构的发展历程。
ARM（Advanced RISC Machine的缩写）架构，被称作进阶精简指令集机器，是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。
由于低成本、高效能、低耗电的特性，ARM处理器非常适用于移动通讯领域。
采用相同架构的处理器，性能基本上已经锁定在一定的范围之内，不会有本质的区别。
所以，看处理器的性能要先看架构。
ARM的设计是Acorn电脑公司（Acorn Computers Ltd）于1983年开始的开发计划。
1985年时开发出首款内核ARM1，经过三十年的发展，如今已经发展到运行速度可达2.5GHz的Crotex-A15ARM11架构简介ARM11处理器系列所提供的引擎可用于当前生产领域中的很多智能手机；该系列还广泛用于消费类、家庭和嵌入式应用领域。
该处理器的功耗非常低，提供的性能范围为小面积设计中的350MHz 到速度优化设计中的1GHz（45纳米和65纳米）。
ARM11处理器软件可以与以前所有ARM处理器兼容，并引入了用于媒体处理的32位 SIMD、用于提高操作系统上下文切换性能的物理标记高速缓存、强制实施硬件安全性的TrustZone以及针对实时应用的紧密耦合内存。
ARM1136J－S发布于2003年，是针对高性能和高能效的应用而设计的。
ARM1136J－S是第一个执行ARMv6架构指令的处理器，它集成了一条具有独立的load-store和算术流水线的8级流水线。
arm相关概念ARM相关概念1. ARM架构简介•ARM架构是一种低功耗、高性能的处理器架构。
•ARM架构广泛应用于移动设备、嵌入式系统和智能硬件等领域。
•ARM架构采用精简指令集(RISC)的设计，具有较高的能效比和较低的功耗。
2. ARM处理器•ARM处理器是基于ARM架构设计的中央处理器(CPU)。
•ARM处理器具有多种系列和型号，包括Cortex-A系列、Cortex-R 系列和Cortex-M系列等。
•Cortex-A系列适用于高性能应用，如智能手机和平板电脑。
•Cortex-R系列适用于实时应用，如汽车电子系统和工业控制。
•Cortex-M系列适用于低功耗应用，如物联网设备和传感器。
3. ARM指令集•ARM指令集是ARM处理器所支持的指令集合。
•ARM指令集分为ARM指令集和Thumb指令集两种。
•ARM指令集提供32位的指令，适用于高性能应用。
•Thumb指令集提供16位的指令，适用于低功耗应用。
•ARM处理器可以在ARM指令集和Thumb指令集之间进行切换，以提高能效和节省存储空间。
4. ARM体系结构•ARM体系结构是指ARM处理器的整体结构和设计。
•ARM体系结构包括核心处理单元(CPU)、内存管理单元(MMU)、缓存等组件。
•ARM体系结构面向各种应用需求，提供不同级别的性能和功能选择。
•ARM体系结构允许系统设计者根据实际需求进行定制和优化。
5. ARM开发工具和平台•ARM开发工具和平台是用于开发和调试ARM架构软件的工具和环境。
•ARM开发工具包括编译器、调试器和仿真器等。
•ARM开发平台包括开发板、集成开发环境(IDE)和软件开发工具包(SDK)等。
•ARM开发工具和平台提供了丰富的开发资源，帮助开发者快速构建和优化ARM架构的应用程序。
6. ARM生态系统•ARM生态系统是指围绕ARM架构建立起来的全球化合作伙伴网络。
•ARM生态系统包括芯片厂商、设备制造商、软件开发商和解决方案提供商等。
手机处理器架构进化历程：从ARM9到A15在Cortex-A9双核处理器初见端倪之后，ARM再次给大家带来惊喜，那就是ARM可能会推出一款四核芯片，最快处理速度能够达到 2.5GHz，初步得知，这款处理器型号为Cortex-A15。
在还未上市的智能手机芯片当中，Cortex-A15可能是目前听说的主频最高的双核芯片了，据说，这款芯片除了将手机CPU运行速度提升至2.5GHz 以外，还可以支持超过4GB的内存，能力相当的惊人，不过可能离我们还有一段距离，毕竟如此强劲的芯片的只有在更加强悍的硬件、软件的支持下，才能够正常的发挥作用。
ARM Cortex?-A15ARM Cortex?-A15 MPCore? 处理器提供前所未有的处理功能，与低功耗特性相结合，在ARM 的各种新市场和现有市场上成就了卓越的产品，这些市场包括移动计算、高端数字家电、服务器和无线基础结构。
Cortex-A15 MPCore 处理器是 Cortex-A 系列处理器的最新成员，确保在应用方面与所有其他获得高度赞誉的 Cortex-A 处理器完全兼容。
这样，就可以立即访问已得到认可的开发平台和软件体系，包括 Android?、Adobe Flash Player、Java Platform Standard Edition (Java SE)、JavaFX、Linux、Microsoft Windows Embedded、Symbian 和 Ubuntu 以及 700 多个 ARM Connected Community? 成员，这些成员提供应用软件、硬件和软件开发工具、中间件以及 SoC 设计服务。
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。
浮点和 NEON? 媒体性能方面的其他改进使设备能够为消费者提供下一代用户体验，并为 Web 基础结构应用提供高性能计算。
手机原理基础知识手机原理基础知识指的是手机的工作原理和组成部分。
手机由硬件和软件两部分组成。
在硬件方面，手机包括中央处理器（CPU）、内存、存储器、屏幕、摄像头、音频芯片、通信芯片和电池等组件。
中央处理器是手机的核心部件，用于处理各种计算任务。
内存用于存储手机运行时的数据和程序。
存储器则用于存储用户的数据。
屏幕是手机的输出设备，显示各种图像和文字。
摄像头用于拍摄照片和录制视频。
音频芯片用于播放音乐和处理通话声音。
通信芯片则是手机实现通信功能的关键部件。
在软件方面，手机使用操作系统来管理硬件和软件资源。
常见的操作系统包括Android、iOS和Windows Phone等。
操作系统通过与硬件交互，提供用户界面和各种功能，使用户可以通过触摸屏、按键或声音等方式与手机进行交互。
同时，操作系统还支持手机应用程序的运行，用户可以通过应用商店下载和安装各种应用程序，实现各种功能需求。
手机的工作原理基于电子技术。
当用户使用手机时，电池提供电力，通过电路将电能转化为手机所需的各种形式的能量。
手机的基本工作流程包括接收信号、处理信号和输出信号等步骤。
当手机接收到来自基站的信号时，通信芯片将信号接收并转换为数字信号。
中央处理器对数字信号进行处理，将其转化为可识别的数据，然后通过操作系统控制硬件完成相应任务，比如拨打电话、发送短信、浏览网页等。
通过屏幕和音频芯片，手机将处理后的数据转化为人类可理解的文字、图像和声音等形式输出给用户。
总之，手机原理基础知识涉及到手机的硬件和软件组成部分，以及手机的工作原理。
了解手机原理的基础知识，可以帮助人们更好地理解手机的运作机制，并有效地使用手机。
智能手机操作系统概述摘要:本文首先介绍了智能手机操作系统的概念，然后对当前市场上流行的智能手机的操作系统作了简要介绍，最后预测了未来智能手机的主流操作系统。
关键词:智能手机；操作系统；Symbian；Android；Mac OS X1 引言随着移动多媒体时代的到来和3G无线通信的兴起，数字广播的普及，再加上各种新一代高级视频压缩算法的采用，手机已从简单的通话工具逐渐向智能化发展。
借助其操作系统和丰富的应用软件，智能手机便成了一台微型计算机，而作为其核心的手机操作系统也成为当前讨论和研究的热点。
智能手机除了具备普通手机的全部功能外，还具备了PDA(个人数码助理)的大部分功能，特别是可以建立个人信息管理系统，具备基于无线数据通信的浏览器和电子邮件功能，并且在这个开放性的平台上可以安装更多的应用程序，从而可以使智能手机的功能得到无限的扩充。
判定一款手机是否为智能手机，主要看其是否是一款具有操作系统的手机。
[1]智能手机操作系统之争已经进入群雄争霸的时代，新势力的不断崛起，使其不断进步。
因此，对智能手机的操作系统的研究与开发是当前移动计算技术发展中最为活跃的领域。
但是，目前在智能手机操作系统领域中还没有出现一个像微软操作系统那样能在智能手机中占据垄断地位的操作系统，仍是多种操作系统并存和竞争的局面。
目前手机操作系统有哪些，哪些操作系统会是未来智能手机的主流操作系统呢？本文对此作了详细的分析。
2 智能手机的概述所谓智能手机，是指使用开放式操作系统的手机，同时第三方可根据操作系统提供的应用编程接口为手机开发各种扩展应用硬件。
这种手机除了具有普通手机的通话功能外，还具有PDA 的大部分功能。
另外，在个人信息管理以及基于无线数据通信的浏览器和电子通信功能方面也比较突出。
现在把是否具有嵌入式操作系统与是否可以支持第三方软件作为智能手机与普通手机的两大区分点。
智能手机操作系统结构如图1所示。
图1 智能手机操作系统结构图3 智能手机的分类及比较智能手机操作系统作为智能手机的软件平台，管理智能手机的软硬件资源，为应用软件提供各种必要的服务。
智能手机的硬件体系结构
2008-06-04 本文来源：电子设计信息作者：厦门大学信息科学与技术学院江有财
随着通信产业的不断进展，移动终端差不多由原来单一的通话功能向话音、数据、图像、音乐和多媒体方向综合演变。
而关于移动终端，差不多上能够分成两种：一种是传统手机(feature phone)；另一种是智能手机(smart pho ne)。
智能手机具有传统手机的差不多功能，并有以下特点：开放的操作系统、硬件和软件的可扩充性和支持第三方的二次开发。
相关于传统手机，智能手机以其强大的功能和便捷的操作等特点，越来越得到人们的青睐，将逐渐成为市场的一种潮流。
然而，作为一种便携式和移动性的终端，完全依靠电池来供电，随着智能手机的功能越来越强大，其功率损耗也越来越大。
因此，必须提高智能手机的使用时刻和待机时刻。
关于那个问题，有两种解决方案：一种是配备更大容量的手机电池；另一种是改进系统设计，采纳先进技术，降低手机的功率损耗。
现时期，手机配备的电池以锂离子电池为主，尽管锂离子电池的能量密度比以往提升了近30％，然而仍不能满足智能手机进展需求。
就目前使用的锂离子电池材料而言，能量密度只有2 0％左右的提升空间。
而另一种被业界普遍看做是以后手机电池进展趋势的燃料电池，能使智能手机的通话时刻超过13 h，待机时刻长达1个月，然而这种电池技术仍不成熟，离商用还有一段时刻[1]。
增大手机电池容量总的趋势上将会增加整机的成本。
因此，从智能手机的总体设计入手，应用先进的技术和器件，进行降低功率损耗的方案设计，从而尽可能延长智能手机的使用时刻和待机时刻。
事实上，低功耗设计差不多成为智能手机设计中一个越来越迫切的问题。
1 智能手机的硬件系统架构
本文讨论的智能手机的硬件体系结构是使用双cpu架构，如图1所示。
主处理器运行开放式操作系统，负责整个系统的操纵。
从处理器为无线modem部分的dbb(数字基带芯片)，要紧完成语音信号的a／d转换、d／a转换、数字语音信号的编解码、信道编解码和无线modem部分的时序操纵。
主从处理器之间通过串口进行通信。
主处理器采纳xxx公司的cpu芯片，它采纳cmos工艺，拥有arm926ej-s内核，采纳arm公司的amba(先进的微操纵器总线体系结构)，内部含有16 kb的指令cache、16 kb的数据cache和mmu(存储器治理单元)。
为了实现实时的视频会议功能，携带了一个优化的mpeg4硬件编解码器。
能对大运算量的mpeg4编解码和语音压缩解压缩进行硬件处理，从而能缓解arm内核的运算压力。
主处理器上含有lcd(液晶显示器)操纵
器、摄像机操纵器、sdram和srom操纵器、专门多通用的gpio 口、sd卡接口等。
这些使它能专门出色地应用于智能手机的设计中。
在智能手机的硬件架构中，无线modem部分只要再加一定的外围电路，如音频芯片、lcd、摄像机操纵器、传声器、扬声器、功率放大器、天线等，确实是一个完整的一般手机(传统手机)的硬件电路。
模拟基带(abb)语音信号引脚和音频编解码器芯片进行通信，构成通话过程中的语音通道。
从那个硬件电路的系统架构能够看出，功耗最大的部分包括主处理器、无线modem、lcd和键盘的背光灯、音频编解码器和功率放大器。
因此，在设计中，如何降低它们的功耗，是一个专门重要的问题。
2 低功耗设计
2.1 降低cpu部分的供电电压和频率
在数字集成电路设计中，cmos电路的静态功耗专门低，与其动态功耗相比差不多能够忽略不计，故暂不考虑。
其动态功耗计算公式为：
pd="ctv2f" (1)
式中：pd为cmos芯片的动态功耗；ct为cmos芯片的负载电容；v为cmos芯片的工作电压；f为cmos芯片的工作频率。
由式(1)可知，cmos电路中的功率消耗与电路的开关频率呈线性关系，与供电电压呈二次平方关系。
关于cpu来讲，vcore 电压越高，时钟频率越快，则功率消耗越大，因此，在能够正常满足系统性能的前提下，尽可能选择低电压工作的cpu。
关于差不多选定的cpu来讲，降低供电电压和工作频率，能够在总体功耗上取得较好的效果。
关于主cpu来讲，内核供电电压为1.3 v，差不多专门小，而且其全速运行时的主频能够完全依照需要进行设置，其内部所需的其他各种频率差不多上通过主频分频产生。
主cpu主频fcp u计算公式如下：
在coms芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的引脚不能悬空，一般接下拉电阻来降低输入阻抗，提供泄荷通路。
需要加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限来增强抗干扰能力。
然而在选择上拉电阻时，
必须要考虑以下几点：
a)从节约功耗及芯片的倒灌电流能力上考虑，上拉电阻应足够大，以减小电流；。
