应用领域：电子材料

方案类型：成品

主控芯片：ARM32

方案概述

arm

ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作Acorn RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。

三大特点

ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。

1、体积小、低功耗、低成本、高性能;

2、支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件;

3、大量使用寄存器，指令执行速度更快;

4、大多数数据操作都在寄存器中完成;

5、寻址方式灵活简单，执行效率高;

6、指令长度固定。

系结构

折叠体系结构

1 CISC(Complex　Instruction　Set　Computer，复杂指令集计算机)

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　Set　Computer，精简指令集计算机)

RISC结构优先选取使用频最高的简单指令，避免复杂指令;将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少;以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等

RISC体系结构应具有如下特点：

1　采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有2～3种。

2　使用单周期指令，便于流水线操作执行。

3　大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/　存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。

除此以外，ARM体系结构还采用了一些特别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗：

4　所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率。

5　可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。

6　可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。

7　在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。

折叠寄存器结构

ARM处理器共有37个寄存器，被分为若干个组(BANK)，这些寄存器包括：

1　31个通用寄存器，包括程序计数器(PC指针)，均为32位的寄存器。

2　6个状态寄存器，用以标识CPU的工作状态及程序的运行状态，均为32位，目前只使用了其中的一部分。

折叠指令结构

ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的ARM代码相比较，可节省30%～40%以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。

折叠体系结构扩充

当前ARM体系结构的扩充包括：

1.Thumb 16位指令集，为了改善代码密度;

2.DSP DSP应用的算术运算指令集;

3.Jazeller 允许直接执行Java字节码。

ARM处理器系列提供的解决方案有：

1.无线、消费类电子和图像应用的开放平台;

2.存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统;

3.智能卡和SIM卡的安全应用。

折叠编辑本段主要模式

处理器模式说明

用户模式(usr) ARM处理器正常的程序执行状态

系统模式(sys) 运行具有特权的操作系统任务

快中断模式(fiq) 支持高速数据传输或通道处理

管理模式(svc) 操作系统保护模式

数据访问终止模式(abt) 用于虚拟存储器及存储器保护

中断模式(irq) 用于通用的中断处理

未定义指令终止模式(und) 支持硬件协处理器的软件仿真

除用户模式外，其余6种模式称为非用户模式或特权模式;用户模式和系统模式之外的5种模式称为异常模式。ARM处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通过外部中断或异常处理改变。

折叠

系列产品

ARM7系列　ARM9系列　ARM9E系列　ARM10E系列

SecurCore系列　Intel的StrongARM ARM11系列 Intel的Xscale

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。

ARM公司在经典处理器ARM11以后的产品改用Cortex命名，并分成A、R和M三类，旨在为各种不同的市场提供服务。

ARM内核

家族 架构 内核 特色 高速缓存 (I/D)/MMU 常规 MIPS于 MHz 应用

ARM1 ARMv1 ARM1 无

ARM2 ARMv2 ARM2 Architecture 2 加入了MUL(乘法)指令 无 4 MIPS @ 8MHz Acorn Archimedes，Chessmachine

ARMv2a ARM250 Integrated (完整的)MEMC (MMU)，图像与IO处理器。Architecture 2a 加入了SWP和SWPB(置换)指令。 无，MEMC1a 7 MIPS @ 12MHz Acorn Archimedes

ARM3 ARMv2a ARM2a 首次在ARM架构上使用处理器高速缓存 均为4K 12 MIPS @ 25MHz Acorn Archimedes

ARM6 ARMv3 ARM610 v3 架构首创支援寻址32位的内存(针对26位) 均为4K 28 MIPS @ 33MHz Acorn Risc PC 600，Apple Newton

ARM7TDMI ARMv4T ARM7TDMI(-S) 三级流水线 无 15 MIPS @ 16.8 MHz Game Boy Advance，Nintendo DS，iPod

ARM710T 均为8KB, MMU 36 MIPS @ 40 MHz Acorn Risc PC 700，Psion 5 series，Apple eMate 300

ARM720T 均为8KB, MMU 60 MIPS @ 59.8 MHz Zipit

ARM740T MPU

ARMv5TEJ ARM7EJ-S Jazelle DBX 无

ARM9TDMI ARMv4T ARM9TDMI 五级流水线 无

ARM920T 16KB/16KB, MMU 200 MIPS @ 180 MHz Armadillo，GP32，GP2X(第一颗内核), Tapwave Zodiac(Motorolai. MX1)

ARM922T 8KB/8KB, MMU

ARM940T 4KB/4KB, MPU GP2X(第二颗内核)

ARM9E ARMv5TE ARM946E-S 可变动，tightly coupled memories, MPU Nintendo DS，NokiaN-GageConexant 802.11 chips

ARM966E-S 无高速缓存，TCMs ST Micro STR91xF，包含Ethernet [2]

ARM968E-S 无高速缓存，TCMs

ARMv5TEJ ARM926EJ-S Jazelle DBX 可变动，TCMs, MMU 220 MIPS @ 200 MHz 移动电话：Sony Ericsson(K, W系列),Siemens和 Benq(x65 系列和新版的)

ARMv5TE ARM996HS 无振荡器处理器 无高速缓存，TCMs, MPU

ARM10E ARMv5TE ARM1020E (VFP)，六级流水线 32KB/32KB, MMU

ARM1022E (VFP) 16KB/16KB, MMU

ARMv5TEJ ARM1026EJ-S Jazelle DBX 可变动，MMU or MPU

XScale ARMv5TE 80200/IOP310/IOP315 I/O处理器

80219 400/600MHz ThecusN2100

IOP321 600 BogoMips600 MHz Iyonix

IOP33x

IOP34x 1-2核，RAID加速器 32K/32K L1, 512K L2, MMU

PXA210/PXA250 应用处理器，七级流水线 ZaurusSL-5600

PXA255 32KB/32KB, MMU 400 BogoMips@400 MHz Gumstix，Palm TungstenE2

PXA26x 可达 400 MHz Palm Tungsten T3

PXA27x 800 MIPS 624 MHz HTCUniversal, ZaurusSL-C1000,3000,3100,3200, Dell Aximx30, x50，和 x51 系列

PXA800(E)F

Monahans 1000 MIPS 1.25 GHz

PXA900 Blackberry 8700, Blackberry Pearl (8100)

IXC1100 Control Plane Processor

IXP2400/IXP2800

IXP2850

IXP2325/IXP2350

IXP42x NSLU2

IXP460/IXP465

ARM11 ARMv6 ARM1136J(F)-S SIMD, Jazelle DBX, (VFP)，八级流水线 可变动，MMU 从 350 MHz 到1 GHz Nokia N93，Zune，Nokia N800

ARMv6T2 ARM1156T2(F)-S SIMD, Thumb-2, (VFP)，九级流水线 可变动，MPU

ARMv6KZ ARM1176JZ(F)-S SIMD, Jazelle DBX, (VFP) 可变动，MMU+TrustZone

ARMv6K ARM11 MPCore 1-4核对称多处理器，SIMD, Jazelle DBX, (VFP) 可变动，MMU

Cortex ARMv7-A Cortex-A8 Application profile, VFP, NEON, Jazelle RCT, Thumb-2, 13-stage pipeline 可变动 (L1+L2), MMU+TrustZone up to 2000(2.0 DMIPS/MHz 从600 MHz到超过1 GHz的速度) Texas Instruments OMAP3

ARMv7-R Cortex-R4(F) Embedded profile, (FPU) 可变动高速缓存，MMU可选配 600 DMIPS Broadcomis a user

ARMv7-M Cortex-M3 Microcontroller profile 无高速缓存，(MPU) 120 DMIPS @ 100MHz Luminary Micro[3]微控制器家族