arm系列介绍，arm n2

作者：

QLinux

原来的：

https://www.cnblogs.com/QLinux/articles/2498084.html

虽然本文对ARM处理器家族的成员进行了整理和总结，但受限于编辑的能力，我们鼓励读者纠正任何不准确的地方。

ARM公司简介

ARM是Advanced RISC Machines的缩写，是微处理器行业的知名公司，设计了许多高性能、低成本、低功耗的RISC（精简指令集）处理器。第一个ARM 原型机于1985 年在英国剑桥诞生。

该公司的独特之处在于只设计芯片而不制造芯片。它提供ARM 技术的知识产权(IP) 核心，并将其技术授权给全球许多知名半导体、软件和原始设备制造商并为其提供服务。有ARM7/ARM9等多个版本。除了一些Unix 图形工作站之外，大多数ARM 核心处理器都用于嵌入式领域。

您可以将ARM 视为公司名称、一种微处理器的通用名称或一项技术的名称。

ARM Version I：架构的V1版本。

这个版本的架构只出现在原型ARM1中，只有26位地址空间，并没有在商业产品中使用。

基本性能为：

基本数据处理指令（无乘法），基于字节、半字和字的加载/存储指令，包括子程序调用和链接指令的传输指令，与操作系统一起使用的软件中断指令SWI，地址空间：64MB（226）。 ARM 版本II：V2 架构

此版本的架构扩展了V1 版本，例如ARM2 和ARM3 (V2a) 架构。包括对32 位乘法和协处理器指令的支持。版本2a 是版本2 的变体。 ARM3芯片使用版本2a，是第一个使用片上缓存的ARM处理器。这也是一个26位寻址空间，但现在已被废弃和未使用。

与V1版本相比，V2版本的架构增加了以下特性：

支持乘法和乘法累加指令、协处理器算术指令、快速中断模式、SWP/SWPB最基本的存储器和寄存器交换指令，地址空间：64MB。 ARM Version III：V3版本架构

作为一家独立公司，ARM 于1990 年使用ARM6 版本3 设计了第一款微处理器。它作为IP 核、独立处理器以及带有片上高速缓存、MMU 和写入缓冲区的集成CPU 运行。变体版本包括3G 和3M。版本3G是版本3，不向上兼容版本2a。 3M 版本引入了有符号和无符号乘法和乘法累加指令，可生成完整的64 位结果。

V3 版本架构（现已过时）对ARM 架构进行了重大更改。

寻址空间增加到32位（4GB），当前程序状态信息从原来的R15寄存器移至当前程序状态寄存器（CPSR）和保存程序状态寄存器（SPSR），我做到了。添加了寄存器）；添加了两种异常模式，以便更轻松地在操作系统代码中使用数据访问中止、指令预取中止和未定义指令异常。 添加了MRS/MSR 指令以访问新的CPSR/SPSR 寄存器； 添加了从异常处理返回的指令功能。 ARM版本IV：V4版本架构

V4版本架构进一步扩展了V3版本。 V4版本架构是目前应用最广泛的ARM架构。 ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都使用这种架构。在V4中，不再需要与26位地址空间兼容，并且现在很清楚哪些指令会导致未定义的指令异常。

指令集中添加了以下功能：

符号化和非符号半字和符号字节存储/检索指令，添加允许处理器在Thumb 状态下运行的T 变体，添加16 位Thumb 指令集，改进软件中断SWI 指令的功能，引入特权模式处理使用用户寄存器操作的处理器系统模式，捕获一些未使用的指令空间作为未定义指令ARM版本V：V5版本架构

V5版本的架构是在V4版本的基础上，增加了一些新的指令，ARM10和Xscale都采用了这个版本的架构。

这些新命令是：

带链接和交换的分支BLX 指令、计数前导零CLZ 指令、BRK 中断指令、添加数字信号处理指令（V5TE 版本）、添加协处理器可选指令、提高ARM/Thumb 状态之间的切换效率、E---增强型DSP 指令集包括所有算术和16位乘法运算，J----支持新的JAVA并为字节码执行提供硬件和优化的软件加速功能。 ARM版本VI：V6版本架构

该架构的V6 版本于2001 年发布，并首次用于2002 年春季发布的ARM11 处理器中。它还提高了图形处理性能，同时降低了功耗。通过添加可高效执行多媒体处理的SIMD（单指令、多数据）功能，音频和图像处理能力比原型增加了四倍。

该架构在V5版本的基础上增加了以下功能：

THUMBTM：35% 代码压缩；DSP 增强：高性能定点DSP 功能；JazelleTM：Java 性能优化（可能提高8 倍）；媒体增强：音频/视频性能优化（可能提高4 倍）

ARM Version VII：V7版本架构

V7架构是基于ARMv6架构诞生的。该架构采用Thumb-2技术，基于ARM的Thumb代码压缩技术构建，并保持与现有ARM解决方案的完全代码兼容性。

Thumb-2 技术比纯32 位代码使用的内存少31%，从而降低了系统开销。同时，它可以提供比现有基于Thumb技术的解决方案高出38%的性能。

ARMv7架构还采用NEON技术，提供约4倍以上的DSP和媒体处理能力，并支持下一代3D图形、游戏物理应用和传统嵌入式控制的改进浮点运算，可以满足您的应用需求。此外，ARMv7 还支持改进的操作环境，以适应即时(JIT) 和动态自适应编译(DAC) 技术的更多使用。

ARM Version VIII：V8版本架构

v8架构基于32位ARM架构开发，将首先用于对扩展虚拟寻址和64位数据处理技术有更高要求的产品领域，例如企业应用和高端消费电子产品。

ARMv8架构包括两种执行状态：AArch64和AArch32。 AArch64执行状态引入了新的指令集A64，用于64位处理技术，而AArch32执行状态则支持现有的ARM指令集。

当前ARMv7架构的主要特性，如TrustZone技术、虚拟化技术、NEON Advanced SIMD技术等，都将在ARMv8架构中得到维持或进一步增强。

ARM微处理器内核和架构的发展历史

1.ARM7处理器

ARM7处理器采用ARMV4T（冯诺依曼）架构，结合了程序指令存储器和数据存储器。主要特点是程序和数据共享存储空间。程序指令存储地址和数据存储地址是指同一存储器内的不同物理位置。使用单个地址和数据总线。程序指令和数据总线的宽度是相同的。

因此，当处理器执行一条指令时，它必须首先从内存中取出指令进行解码，然后取出操作数来执行操作。总体而言，ARM7架构具有三级流水线、空间集成的指令和数据缓存、平均功耗0.6mW/MHz、时钟速度66MHz、每条指令平均执行时间1.9个时钟周期。 我是。

其中ARM710、ARM720、ARM740是内置缓存的ARM内核。 ARM7指令集与Thumb指令集扩展相结合，以减少内存容量和系统成本。同时，利用内置ICE调试技术简化系统设计和DSP增强功能以提高性能。

ARM7架构是一种小型、快速、低能耗、集成的RISC核心结构。该产品的典型应用是数字手机和硬盘，目前主流的ARM7内核有ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM7EJ-S和ARM720T。目前市场上最常用的ARM7处理器包括三星的S3C44BOX和S3C4510处理器、Atmel的AT91FR40162系列处理器以及Cirrus的EP73xx系列。

总的来说，近两三年来，ARM7一直是手机基带部分的主流应用处理器。还有很多通信模块，如CDMA模块、GPRS模块、GPS模块，都包含ARM7处理器。

2.ARM9、ARM9E处理器

ARM9处理器采用ARMV4T（哈佛）架构。该架构是程序指令的存储区域和数据的存储区域分离的存储器结构，是并行架构。

其主要特点是程序和数据存储在不同的存储空间：程序存储器和数据存储器。这是两个独立的存储器，每个存储器都独立寻址和访问。与这两个存储器对应的是系统中的四组总线：用于程序的数据总线和地址总线，以及用于数据的数据总线和地址总线。这些独立的程序和数据总线允许在一个机器周期内同时获取指令字和操作数，从而提高执行速度并使数据吞吐量加倍。

此外，由于程序和数据存储器位于两个独立的物理空间中，因此指令获取和执行可以完全重叠。 ARM9采用5级流水线和独立缓存结构，平均功耗为0.7mW/MHz。时钟速度范围为120MHz 至200MHz，每条指令平均执行1.5 个时钟周期。

与ARM7处理器系列类似，ARM920、ARM940和ARM9E处理器都是缓存CPU内核，性能为132MIPS（120MHz时钟，3.3V供电）或220MIPS（200MHz时钟）。 ARM9 处理器还具有Thumb 指令扩展、调试功能和哈佛总线。

相同的制造工艺可提供两倍于ARM7TDMI 处理器的性能。常用于无线设备、仪器仪表、网络设备、机顶盒设备、高端打印机和数码相机应用。 ARM9E 内核在ARM9 内核的基础上添加了紧密耦合的存储器TCM 和DSP 部分。

目前主流的ARM9内核有ARM920T、ARM922T、ARM940。相关处理器芯片包括Samsung的S3C2510和Cirrus的EP93xx系列。主流的ARM9E内核包括ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S。

目前市场上流行的PDA，例如PocketPC，通常使用ARM9处理器，其中大多数是三星的S3C2410处理器。

3. ARM10E处理器

ARM10E处理器采用ARMVST架构，可分为六级流水线处理，以及指令与数据分离的缓存结构，实现平均功耗1000mW、时钟速度300MHz、平均执行速度1000mW 。每条指令为1.2个时钟周期。

ARM10TDMI与所有ARM内核的二进制代码兼容，包含高速3216 MAC，并保留DSP协处理器接口。 VFP10（矢量浮点单元）是七级流水线结构。 ARM1020T处理器由ARM10TDMI、32KB指令、数据缓存和MMU部分组成。

系统时钟为300MHz，指令缓存和数据缓存各为32KB，数据宽度为64位，兼容多种商业操作系统，是下一代高性能手持互联网设备的理想选择。数字消费应用。主流的ARM10内核有ARM1020E、ARM1022E、ARM1026EJ-S等。

四。安全核心处理器

SecurCore系列处理器提供基于高性能32位RISC技术的安全解决方案，具有体积小、功耗低、代码密度高、性能高等特点。

另一个最特别的是该系列处理器支持安全解决方案。面向智能卡的低成本存储保护，采用软核技术提供最大的灵活性并防止外部扫描和检测，使您可以灵活地集成自己的安全功能和其他协处理器。提供单元MPU。目前包括4个产品。SC100、SC110、SC200、SC210。

5.强大的ARM处理器

StrongARM 处理器采用ARMV4T 五级流水线架构。目前有三个版本：SA110、SA1100、SA1110。

此外，英特尔基于ARMv5TE架构的XScale PXA27x系列处理器相比StrongARM增加了I/D缓存和一些DSP功能，使其更适合移动多媒体应用。

目前市场上大多数智能手机的核心处理器都是XScale系列处理器。

6. ARM11处理器

ARM11系列微处理器是ARM公司最近推出的新一代RISC处理器，是ARM新指令架构——ARMv6的第一代设计实现。该系列主要有ARM1136J、ARM1156T2、ARM1176JZ三种核心型号，分别针对不同的应用领域。

ARM11处理器系列采用130nm代工技术，性能高达500MHz，芯片面积低至2.2mm2，功耗低至0.24mW/MHz。

ARM11 处理器系列面向众多消费产品市场，包括用于媒体处理的SIMD、用于提高安全性能的TrustZone 技术、智能能源管理(IEM) 以及超过2600 个备受追捧的可升级系统。我们正在引入许多新技术，包括多处理技术。 Dhrystone 2.1 MIPS 性能。

主要ARM11处理器包括ARM1136JF-S、ARM1156T2F-S、ARM1176JZF-S、ARM11 MCORE等。

7. Cortex系列处理器

ARM Cortex-M 系列支持Thumb-2 指令集（Thumb 指令集的扩展），并且可以运行为早期处理器编写的所有现有代码。正向翻译方法允许为ARM Cortex-M 系列处理器编写的用户代码与ARM Cortex-R 系列微处理器完全兼容。

ARM Cortex-M系列系统代码（例如实时操作系统）可以轻松移植到基于ARM Cortex-R系列的系统。

ARM Cortex-A 和Cortex-R 系列处理器还支持ARM 32 位指令集，并且与早期的ARM 处理器完全兼容，包括1995 年发布的ARM7TDMI 处理器到2002 年发布的ARMll 处理器系列。

-就这样-

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