ARM体系结构的命名规则
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每个ARM处理器都有一个特定的指令集架构,而一个特定的指令集架构又可以由多种处理器实现。
ARM产品通常以ARM【x】【 y 】【z】【 T 】【 D 】【 M 】【I】【 E 】【J】【 F 】【 -S】形式出现。
ARM 体系结构的命名规则
x 系列,号如ARM7、ARM9
y 存储管理/保护单元
z Cache
T Thumb16位译码器
D JTAG调试器
M 快速乘法器
I 嵌入式跟踪宏单元
E 增强指令(基于TDMI)
J Jazelle加速
F 向量浮点单元
S 可综合版本
另外,还有一些附加的要点:
① ARM7TDMI之后的所有ARM内核,即使“ARM”标志后没有包含“TDMI”字符,也都默认包含了TDMI的功能特性;
② JTAG是由IEEE 1149.1标准测试访问端口和边界扫描结构来描述的,它是ARM用来发送和接收处理器内核与测试仪器之间调试信息的一系列协议; ③ 嵌入式ICE宏单元是建立在处理器内部用来设置断点和观察点的调试硬件;
④ 可综合,意味着处理器内核是以源代码形式提供的。这种源代码形式可被编译成一种易于EDA工具使用的形式。
ARM==Advanced RISC Machines
这里提到的命名规则,应该分成两类。
一类是基于ARM Architecture的版本命名规则;
另一类是基于ARM Architecture版本的处理器系列命名规则,上面介绍的就是此种命名。
| ARMv | n | variants | x(variants) |
分成四个组成部分:
ARMv -- 固定字符,即ARM Version
n -- 指令集版本号。迄今为之,ARM架构版本发布了7个系列,所以n=[1:7]。其中最新的版本是第7版,具体看ARM官方网站。
variants -- 变种。
x(variants) -- 排除x后指定的变种
常见的变种有:
T -- Thumb指令集
M -- 长乘法指令
E -- 增强型DSP指令
J -- Java加速器Jazelle
SIMD -- ARM媒体功能扩展
例如,ARMv5TxM表示ARM指令集版本为5,支持T变种,不支持M变种。
ARM体系结构的基本版本
1 版本1
该版本的原型机是ARM1,没有用于商业产品。
2 版本2
对V1版进行了扩展,包含了对32位结果的乘法指令和协处理器指令的支持。
版本2a是版本2的变种,ARM3芯片采用了版本2a,是第一片采用片上Cache的ARM处理器。
3 版本3
ARM公司第一个微处理器ARM6核心是版本3的,它作为IP核、独立的处理器、具有片上高速缓存、MMU和写缓冲的集成CPU。
4 版本4
版本4增加了下列指令:
l 有符号和无符号的半字读取和写入指令。
l 带符号的字节读取和写入指令。
l 增加了处理器的系统模式(特权模式)。在该模式下,使用的是用户模式下的寄存器。
l 为结构定义的操作预留一些SWI(软中断指令)空间
ARMv4和ARMv4T结构的处理器得到了广泛的应用。SA-110、SA-1110等是基于ARMv4的;
ARM7TDMI、ARM720T、 ARM9TDMI、ARM940T、ARM920T、Intel的StrongARM等是基于ARMv4T版本。
5 版本5
版本5包括v5TE和v5TEJ ,v5TE在v5T的基础上增加了信号处理(DSP)指令集,v5TEJ除了具备v5T的功能外,还可以执行JAVA字节 代码,是在ARM上执行JAVA指令的效率提高了5-10倍,并且降低了功耗。
ARM1020T 是ARMv5T的。
ARM9E-S、ARM966E-S、ARM1020E、ARM 1022E以及XScale是ARMv5TE的。
ARM9EJ-S、ARM926EJ-S、ARM7EJ-S、ARM1026EJ-S是基于ARMv5EJ的。
6 版本6
ARM体系版本6是2001年发布的。其目标是在有效的芯片面积上为嵌入式系统提供更高的性能。
采用ARMv6核的处理器是ARM11系列。
ARM1136J(F)-S基于ARMv6主要特性有SIMD、Thumb、Jazelle、DBX、(VFP)、MMU。
ARM1156T2(F)-S基于ARMv6T2 主要特性有SIMD、Thumb-2、(VFP)、MPU。
ARM1176JZ(F)-S基于ARMv6KZ 在 ARM1136EJ(F)-S 基础上增加MMU、TrustZone。
ARM11 MPCore基于ARMv6K 在ARM1136EJ(F)-S基础上可以包括1-4 核SMP、MMU。
ARM11是基于ARMv6架构建成的。基于ARMv6架构的处理器包括ARM1136J(F)‐S,ARM1156T2(F)‐S,以及 ARM1176JZ(F)‐S。ARMv6是ARM进化史上的一个重要里程碑:从那时候起,许多突破性的新技术被引进,存储器系统加入了很多的崭新的特 性,单指令流多数据流(SIMD)指令也是从v6开始首次引入的。而最前卫的新技术,就是经过优化的Thumb‐2指令集,它专为低成本的单片机 及汽车组件市场。
7 版本7
2004年发布了新的ARMv7体系结构。在这个版本中,内核架构首次从单一款式变成3种款式。
1) 款式A:设计用于高性能的"开放应用平台"--越来越接近电脑了。
2) 款式R:用于高端的嵌入式系统,尤其是那些带有实时要求的--又要快又要实时。
3) 款式M:用于深度嵌入的,单片机 风格的系统中--本书的主角。
让我们再进距离地考察这3种款式:
1)款式A(ARMv7‐A):需要运行复杂应用程序的"应用处理器"。支持大型嵌入式操作系统,比如Symbian,Linux,以及微软的 WindowsCE和智能手机操作系统WindowsMobile。这些应用需要劲爆的处理性能,并且需要硬件MMU实现的完整而强大的虚拟内存机制,还 基本上会配有Java支持,有时还要求一个安全程序执行环境。典型的产品包括高端手机和手持仪器,电子钱包以及金融事务处理机。
2) 款式R(ARMv7‐R):硬实时且高性能的处理器。标的是高端实时市场。那些高级的玩意,像高档轿车的组件,大型发电机控制器,机器手臂控制器等,它们 使用的处理器不但要很好很强大,还要极其可靠,对事件的反应也要极其敏捷。
3) 款式M(ARMv7‐M):认准了旧世代单片机的应用而量身定制。在这些应用中,尤其是对于实时控制系统,低成本、低功耗、极速中断反应以及高处理效率, 都是至关重要的。
Cortex系列是v7架构的第一次亮相,其中Cortex‐M3就是按款式M设计的。
到目前为止,Cortex‐M3也是款式M中被抚养成人的独苗。其它Cortex家族的处理器包括款式A的Cortex‐A8(应用处理器),款式R的 Cortex‐R4(实时处理器)。
处理器列表:
指令集架构( ISA)是体现CPU核性能特点的重要因素 ,如采用v5TEJ架构的ARM926EJ-S与采用v4T架构的 ARM920T处理器,在相同的工作频率下,前者的处理能力要高得多。