ARM体系结构与编程嵌入式系统及ARM概述-图文.

第一节嵌入式系统概述•••••••嵌入式系统定义嵌入式系统特点嵌入式系统组成嵌入式系统应用领域嵌入式系统发展趋势嵌入式处理器分类常见嵌入式处理器体系结构嵌入式系统定义••嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积及功耗严格要求的专用计算机系统。IEEE（电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义：用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置（Devicesusedtocontrol,monitor,orassisttheoperationofequipment,machineryorplants）。从中可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置。嵌入式系统特点1.2.嵌入式系统通常面向特定应用，嵌入式处理器与通用CPU的最大不同是前者大多工作在为特定用户群设计的系统中，它通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部；嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合后的产物。这点就决定它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统；嵌入式系统特点3.4.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率设计、量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中对处理器的选择更具有竞争力；嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，具有较长的生命周期；6/100嵌入式系统特点5.6.为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中；嵌入式系统本身不具备自举开发能力，即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的，必须有一套开发工具和环境才能进行开发（交叉编译：在一种计算机环境中运行的编译程序，能够编译出在另外一种环境下运行的代码）。7/100嵌入式系统组成嵌入式嵌入式嵌入式硬件平台操作系统应用软件嵌入式系统组成嵌入式系统应用领域•无处不在嵌入式系统发展趋势•••市场需求旺盛硬件快速发展软件快速发展嵌入式处理器分类••••嵌入式微处理器（MPU，MicroProcessorUnit），通用CPU裁剪而来，只保留和嵌入式应用有关的功能，一般运行复杂的OS嵌入式微控制器（MCU，MicroControllerUnit），又称单片机，侧重用于控制领域，无OS或运行简单的OS嵌入式DSP处理器（DigitalSignalProcessor），侧重数据处理或算法嵌入式片上系统（SoC，SystemonChip），在一个硅片上实现一个复杂、完整的系统，包含处理器和所需外设，如AlteraNiosII常见嵌入式处理器体系结构•••••••MCS-51MCS-96Intel80x86MIPSPowerPCARM…第二节ARM概述••••••••关于ARMARM指令架构ARM存储架构ARM技术特点ARM应用领域ARM体系结构及变种ARM体系结构与CPU核ARM全球合作伙伴14/100关于ARM（AdvancedRISCMachines）••••一个公司的名称，ARMLtd.一类微处理器的通称，ARM处理器一种技术的名称，ARM技术15/100ARMLtd.•••1990年，在英国剑桥成立，前身为Acorn计算公司，详见。ARM公司设计先进的数字产品核心应用技术，提供广泛的产品，包括：16/32位RISC微处理器、数据引擎、三维图形处理器、数字单元库、嵌入式存储器、外设、软件、开发工具以及模拟和高速连接产品。ARM公司协同众多技术合作伙伴为业界提供快速、稳定的完整系统解决方案。ARM公司不生产IC，仅提供IP（IntelligenceProperty）技术授权。ARMOfficesWorldwide••England-Cambridge、Maidenhead、Sheffield、BlackburnChina-Beijing、Shanghai（安谋咨询上海有限公司）、Shenzhen、TaipeiARM指令架构••••CISC（ComplexInstructionSetComputer）复杂指令集计算机，如：X86-basedPC、MCS-51RISC（ReducedInstructionSetComputer）精简指令集计算机，如：MIPS、MicrochipPICRISC相对较CISC有优势，了解ARM采用16（T后缀）/32-bitRISC指令架构，不断发展…20/100ARM存储架构•••冯.诺依曼：指令和数据分时复用总线哈佛：指令和数据拥有独立总线，可以同时访问指令和数据存储器ARM存储架构得看具体的CPU核，如：SamsungS3C44B0为冯.诺依曼存储架构，S3C2410A为哈佛存储架构哈佛存储架构示例•观察ID[31:0]、DD[31:0]ARM技术特点•••继承典型的RISC特性：一个大而统一的寄存器文件；Load/Store存储访问结构，数据处理只针对寄存器的内容；统一和固定长度的指令域，简化指令译码…。除此之外，ARM还采用一些特别的技术，在保证高性能的同时尽量减小芯片体积、降低芯片的功耗。这些技术包括：每一条数据处理指令都对ALU和移位器控制，以实现对两者的最大利用；地址自动增加/减少的寻址模式实现了程序循环的优化；多寄存器Load/Store指令实现最大数据吞吐量；所有指令的条件执行实现最快速的代码执行…。这些在基本RISC结构上增强的特性使ARM处理器在高性能、低代码规模、低功耗和小的硅片尺寸方面取得良好的平衡。ARM应用领域••ARM应用领域涉及：无线、网络、消费娱乐、影像、汽车电子、安全应用、存储装置、控制领域…占据32位RISCIC75%的市场份额ARM体系结构版本发展••••••••25/100ARM体系结构版本及变种T变种：支持16位Thumb指令集D变种：支持JTAG调试器M变种：支持快速乘法指令、64位长乘法指令I变种：ICE（In-CircuitEmulator），嵌入式跟踪宏单元E变种：增强型DSP指令J变种：Java加速器JazelleF变种：浮点向量单元-S：可综合版本（如：ARM7TDMI-S）26/100ARM体系结构版本与CPU核CPU核已经不用StrongARM…ARM7TDMI、ARM9TDMI、ARM920T…ARM10TDMI、ARM1020E…ARM11JZF-S……体系结构版本v3及之前v4v4Tv5TEv6v7一个体系结构版本对应多个CPU核，一个CPU核对应多个IC厂家多个ARM微处理器型号。27/100ARM全球合作伙伴（合作模型）