ARM硬件结构

arm常用的名词解释ARM（Advanced RISC Machine）是一种常用的计算机架构，被广泛应用于移动设备、嵌入式系统和单片机等领域。

本文将对ARM常用的一些名词进行解释，以帮助读者更好地了解ARM架构。

1. RISC（Reduced Instruction Set Computer）：精简指令集计算机。

相对于复杂指令集计算机（CISC），RISC采用简化指令集，每条指令都非常简单，执行速度快，并且易于设计和优化硬件。

2. 架构：计算机系统的基本设计和组织原则。

ARM架构设计了一套标准的指令集和寄存器组织，以及与之兼容的处理器核心，为ARM生态系统提供了一致的编程接口。

3. 处理器核心（Processor Core）：ARM的核心部分，负责执行指令和进行算术逻辑运算。

常见的ARM处理器核心包括Cortex-A系列（用于应用处理器）、Cortex-M系列（用于嵌入式系统和微控制器）和Cortex-R系列（用于实时应用和嵌入式处理器）。

4. 指令集架构（Instruction Set Architecture）：定义了一套计算机指令的规范和编码方式。

ARM指令集架构包括ARMv8-A、ARMv7-A、ARMv6-M等不同的版本，不同版本支持不同的指令集和功能。

5. 寄存器：位于处理器核心内部的高速存储器，用于存储指令执行过程中需要操作的数据。

ARM体系结构中，常见的寄存器包括通用寄存器、程序计数器、状态寄存器等。

6. 多核处理器（Multi-core Processor）：使用多个处理器核心的处理器。

ARM 架构支持多核处理器的设计，使得多个核心可以同时进行计算任务，提高处理能力和并行性能。

7. SoC（System on a Chip）：一种集成了多个功能组件的芯片，包括处理器核心、内存控制器、I/O接口等。

ARM架构广泛应用于SoC的设计，提供了高度集成的解决方案，节省了系统板块的空间和功耗。

ARM微处理器硬件架构冯诺依曼结构则是程序空间和数据空间不独立的结构。

哈佛结构是指程序和数据空间独立的体系结构, 目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。

典型PC机--冯诺依曼架构冯·诺依曼体系的特点1）数据与指令都存储在存储器中2）被大多数计算机所采用3）ARM7——冯诺依曼体系哈佛体系架构哈佛体系结构的特点1）程序存储器与数据存储器分开2）提供了较大的数存储器带宽3）适合于数字信号处理4）大多数DSP都是哈佛结构5）ARM9是哈佛结构CISC：复杂指令集（Complex Instruction Set Computer）具有大量的指令和寻址方式8/2原则：80%的程序只使用20%的指令大多数程序只使用少量的指令就能够运行RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer)在通道中只包含最有用的指令确保数据通道快速执行每一条指令使CPU硬件结构设计变得更为简单流水线技术：几个指令可以并行执行提高了CPU的运行效率内部信息流要求通畅流动为增加处理器指令流的速度，ARM7 系列使用3级流水线.允许多个操作同时处理，而非顺序执行。

注，PC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令ARM处理器内核流水线超标量执行超标量CPU采用多条流水线结构。

超标量体系结构描述一种微处理器设计，它能够在一个时钟周期执行多个指令。

在超标量体系结构设计中，处理器或指令编译器能够判断指令能独立于其它顺序指令而执行，还是依赖于另一指令，必须跟其按顺序执行。

处理器然后使用多个执行单元同时执行两个或更多独立指令。

超标量体系结构设计有时称“第二代RISC”。

高速缓存（CACHE）1、为什么采用高速缓存微处理器的时钟频率比内存速度提高快得多，高速缓存可以提高内存的平均性能。

2、高速缓存的工作原理高速缓存是一种小型、快速的存储器，它保存部分主存内容的拷贝。

总线和总线桥存储器系统RAM：随机存取存储器SRAM：静态随机存储器DRAM：动态随机存储器1）SRAM比DRAM快2）SRAM比DRAM耗电多3）DRAM存储密度比SRAM高得多4）DRAM需要周期性刷新ROM：只读存储器FLASH：闪存。

ARM7体系结构详细介绍简介ARM（Advanced RISC Machines）是一种32位的RISC（Reduced Instruction Set Computer）处理器架构，广泛应用于嵌入式系统、智能手机和平板电脑等领域。

ARM7是ARM体系结构中的一代经典产品，采用了精简指令集，具有低功耗、高效能和高性价比等特点。

架构特性处理器核心ARM7处理器核心是一个半导体芯片，包含了用于指令解码、执行、访存等任务的硬件单元。

ARM7采用了5级流水线架构，可以实现超过20万条指令每秒的处理性能。

此外，ARM7支持可选的乘法器、除法器和调试接口，以满足不同的应用需求。

寄存器ARM7提供了一组寄存器来存放指令和数据。

寄存器分为通用寄存器和特殊目的寄存器两种。

通用寄存器包括16个32位的寄存器，用于存储临时数据和计算结果。

特殊目的寄存器包括程序计数器（PC）、堆栈指针（SP）等，用于指导程序执行和管理堆栈。

存储器ARM7的存储器包括内部存储器和外部存储器两部分。

内部存储器分为指令存储器和数据存储器，用于存放程序指令和数据。

外部存储器通常是闪存、RAM等，用于扩展存储容量。

ARM7支持32位的地址总线，可以寻址最多4GB的内存空间。

性能与功耗ARM7采用了先进的CMOS工艺，使得它具有低功耗和高性能的特性。

ARM7的功耗通常在几个毫瓦到几十个毫瓦之间，可以满足嵌入式系统对功耗的严格要求。

同时，ARM7的高性能使得它可以处理复杂的计算任务，例如图像处理、音视频处理等。

调试与开发ARM7支持ARM公司定义的JTAG调试接口，可以通过调试器进行程序的单步调试、断点设置等操作。

此外，ARM7还提供了丰富的开发工具和软件支持，开发者可以使用C语言、汇编语言等进行编程，方便快捷地开发ARM7的应用程序。

应用领域由于ARM7具有低功耗、高效能和高性价比等特点，因此广泛应用于各种嵌入式系统和移动设备。

下面是一些主要的应用领域：嵌入式系统ARM7在嵌入式系统中得到了广泛的应用，例如工业控制、智能家居、汽车电子等领域。

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。

ARM体系结构
ARM体系结构，简称ARM（英语：Advanced RISC Machines），是一
种处理器架构，是一种精简指令集计算机（RISC）架构的家族，该家族目
前拥有多种系列处理器，被广泛应用于各种嵌入式应用，尤其是智能手机
和平板电脑的设备中，ARM架构是英国ARM公司的商标。

ARM架构拥有强
大的硬件设计灵活性，可以无需改变软件就可以调节硬件的特性，线条的
优化可以为系统提供更加高性能和更低的成本，使得ARM体系结构能够被
全球众多的计算机厂商和平台支持，并被广泛的应用在智能手机和平板电
脑上。

ARM架构系统的特色是具有节省空间和能耗的RISC体系结构，它支
持低功耗、体积小的设计。

其中，超标量处理器让系统中的微处理器可以
一次性处理多个指令，从而提高了执行效率；Branch prediction和容错
处理器，可以帮助系统快速解决复杂的冲突状况；Jazelle技术，基于
Java虚拟机技术，为系统提供了双重处理器架构，实现Java的加速运行；Multi-mode前沿技术，支持多核心处理，系统可以多个核心一起工作，
实现更高性能和能效的处理。

ARM架构针对不同的应用程序定制了不同的处理器体系结构，可根据
实际情况进行调整和灵活配置，满足不同系统的需求。