ARM

ARM（Advanced RISC Machines）是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價(jià)、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi)/教育類(lèi)多媒體、DSP和移動(dòng)式應(yīng)用等。

目錄

• 1 ARM簡(jiǎn)介
• 2 ARM歷史
• 3 ARM處理器
• 4 ARM處理器特點(diǎn)
• 5 ARM版本架構(gòu)
• 6 ARM產(chǎn)品系類(lèi)
• 7 相關(guān)詞條
• 8 參考來(lái)源

ARM簡(jiǎn)介

• 英文全稱(chēng)：Advanced RISCMachines 　　
• 國(guó)家：英國(guó)（歐洲） 　　
• 行業(yè)：電子半導(dǎo)體微處理器智能手機(jī) 　　
• 總部：英國(guó)劍橋 　　
• CEO：沃倫·伊斯特 　　
• 競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手：英特爾
• 市場(chǎng)份額：手機(jī)處理器90%的市場(chǎng)份額，上網(wǎng)本處理器30%的市場(chǎng)份額，平板電腦處理器70%的市場(chǎng)份額

ARM歷史

• 1991 年ARM 公司成立于英國(guó)劍橋，主要出售芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的授權(quán)。目前，采用ARM技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP ）核的微處理器，即我們通常所說(shuō)的ARM 微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)等各類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)，基于ARM 技術(shù)的微處理器應(yīng)用約占據(jù)了32 位RISC 微處理器75 %以上的市場(chǎng)份額，ARM 技術(shù)正在逐步滲入到我們生活的各個(gè)方面。 *20世紀(jì)90年代，ARM公司的業(yè)績(jī)平平，處理器的出貨量徘徊不前。由于資金短缺，ARM做出了一個(gè)意義深遠(yuǎn)的決定：自己不制造芯片，只將芯片的設(shè)計(jì)方案授權(quán)（licensing）給其他公司，由它們來(lái)生產(chǎn)。正是這個(gè)模式，最終使得ARM芯片遍地開(kāi)花，將封閉設(shè)計(jì)的Intel公司置于“人民戰(zhàn)爭(zhēng)”的汪洋大海。 　　
• 進(jìn)入21世紀(jì)之后，由于手機(jī)制造行業(yè)的快速發(fā)展，出貨量呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，ARM處理器占領(lǐng)了全球手機(jī)市場(chǎng)。
• 2006年，全球ARM芯片出貨量為20億片，
• 2010年，ARM合作伙伴的出貨量達(dá)到了60億。

ARM處理器

ARM處理器是Acorn計(jì)算機(jī)有限公司面 向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器。更早稱(chēng)作Acorn RISC Machine。ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì)，但也配備16位指令集。一般來(lái)講比等價(jià)32位代碼節(jié)省達(dá)35%，卻能保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)。ARM的Jazelle技術(shù)使Java加速得到比基于軟件的Java虛擬機(jī)(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增強(qiáng)的16位和32位算術(shù)運(yùn)算能力，提高了性能和靈活性。ARM還提供兩個(gè)前沿特性來(lái)輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調(diào)試，它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核(ETMS)系列。

ARM處理器特點(diǎn)

ARM處理器的三大特點(diǎn)是：耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集和合作伙伴眾多。 　　

• 體積小、低功耗、低成本、高性能； 　　
• 支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件； 　　
• 大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快； 　　
• 大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成； 　　
• 尋址方式靈活簡(jiǎn)單，執(zhí)行效率高； 　　
• 指令長(zhǎng)度固定。

ARM版本架構(gòu)

ARM體系結(jié)構(gòu)從最初開(kāi)發(fā)到現(xiàn)在有了很大的改進(jìn)，并仍在完善和發(fā)展。 為了清楚地表達(dá)每個(gè)ARM應(yīng)用實(shí)例所使用的指令集，ARM公司定義了6種主要的ARM指令集體系結(jié)構(gòu)版本，以版本號(hào)V1～V6表示。

• V1版架構(gòu)

該版架構(gòu)只在原型機(jī)ARM1出現(xiàn)過(guò)，只有26位的尋址空間，沒(méi)有用于商業(yè)產(chǎn)品。 尋址空間：64MB

• V2版架構(gòu)

該版架構(gòu)對(duì)V1版進(jìn)行了擴(kuò)展，例如ARM2和ARM3（V2a）架構(gòu)。包含了對(duì)32位乘法指令和協(xié)處理器指令的支持。 版本2a是版本2的變種，ARM3芯片采用了版本2a，是第一片采用片上Cache的ARM處理器。 同樣為26位尋址空間，現(xiàn)在已經(jīng)廢棄不再使用。 V2版架構(gòu)與版本V1相比，增加了以下功能： 乘法和乘加指令； 支持協(xié)處理器操作指令； 快速中斷模式； SWP/SWPB的最基本存儲(chǔ)器與寄存器交換指令; 尋址空間仍為：64MB

• V3版架構(gòu)

ARM作為獨(dú)立的公司，在1990年設(shè)計(jì)的第一個(gè)微處理器采用的是版本3的ARM6。 它作為IP核、獨(dú)立的處理器、具有片上高速緩存、MMU和寫(xiě)緩沖的集成CPU。 變種版本有3G和3M。版本3G是不與版本2a向前兼容的版本3，版本3M引入了有符號(hào)和無(wú)符號(hào)數(shù)乘法和乘加指令，這些指令產(chǎn)生全部64位結(jié)果。 V3版架構(gòu)（ 目前已廢棄 ）對(duì)ARM體系結(jié)構(gòu)作了較大的改動(dòng)： 尋址空間增至32位（4GB）； 當(dāng)前程序狀態(tài)信息從原來(lái)的R15寄存器移到當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器CPSR中（Current Program Status Register）; 增加了程序狀態(tài)保存寄存器SPSR（Saved Program Status Register）； 增加了兩種異常模式，使操作系統(tǒng)代碼可方便地使用數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)中止異常、指令預(yù)取中止異常和未定義指令異常。； 增加了MRS/MSR指令，以訪(fǎng)問(wèn)新增的CPSR/SPSR寄存器； 增加了從異常處理返回的指令功能。 尋址空間：4GB

• V4版架構(gòu)

V4版架構(gòu)在V3版上作了進(jìn)一步擴(kuò)充 V4版架構(gòu)是目前應(yīng)用最廣的ARM體系結(jié)構(gòu)，ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都采用該架構(gòu)。 V4不再?gòu)?qiáng)制要求與26位地址空間兼容，而且還明確了哪些指令會(huì)引起未定義指令異常。 指令集中增加了以下功能： 符號(hào)化和非符號(hào)化半字及符號(hào)化字節(jié)的存/取指令； 增加了T變種，處理器可工作在Thumb狀態(tài)，增加了16位Thumb指令集； 完善了軟件中斷SWI指令的功能； 處理器系統(tǒng)模式引進(jìn)特權(quán)方式時(shí)使用用戶(hù)寄存器操作; 把一些未使用的指令空間捕獲為未定義指令

• V5版架構(gòu)

V5版架構(gòu)是在V4版基礎(chǔ)上增加了一些新的指令，ARM10和Xscale都采用該版架構(gòu)。 這些新增命令有： 帶有鏈接和交換的轉(zhuǎn)移BLX指令； 計(jì)數(shù)前導(dǎo)零CLZ指令； BRK中斷指令； 增加了數(shù)字信號(hào)處理指令（V5TE版）； 為協(xié)處理器增加更多可選擇的指令； 改進(jìn)了ARM/Thumb狀態(tài)之間的切換效率； E---增強(qiáng)型DSP指令集，包括全部算法操作和16位乘法操作； J----支持新的JAVA，提供字節(jié)代碼執(zhí)行的硬件和優(yōu)化軟件加速功能。

• V6版架構(gòu)

V6版架構(gòu)是2001年發(fā)布的，首先在2002年春季發(fā)布的ARM11處理器中使用。在降低耗電量地同時(shí)，還強(qiáng)化了圖形處理性能。通過(guò)追加有效進(jìn)行多媒體處理的SIMD(Single Instruction, Multiple Data，單指令多數(shù)據(jù) )功能，將語(yǔ)音及圖像的處理功能提高到了原型機(jī)的4倍。 此架構(gòu)在V5版基礎(chǔ)上增加了以下功能： THUMBTM：35%代碼壓縮； DSP擴(kuò)充：高性能定點(diǎn)DSP功能； JazelleTM：Java性能優(yōu)化，可提高8倍； Media擴(kuò)充：音/視頻性能優(yōu)化，可提高4倍

ARM產(chǎn)品系類(lèi)

• ARM7系列

優(yōu)化用于對(duì)價(jià)位和功耗敏感的消費(fèi)應(yīng)用的低功耗32位核，有： 嵌入式ICE-RT邏輯； 非常低的功耗； 三段流水線(xiàn)和馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，提供0.9MIPS/MHz。

• SecurCore SC100

為安全市場(chǎng)設(shè)計(jì)，帶特定的抗拒竄改和反工程的特性。還帶靈活的保護(hù)單元確保操作系統(tǒng)和應(yīng)用數(shù)據(jù)的安全。

• ARM9系列

高性能和低功耗領(lǐng)先的硬宏單元，帶有： 5段流水線(xiàn)； 哈佛結(jié)構(gòu)提供1.1MIPS/MHz。 ARM920T和ARM922T內(nèi)置全性能的MMU、指令和數(shù)據(jù)cache和高速AMBA總線(xiàn)接口。AMBA片上總線(xiàn)是一個(gè)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，已成為SoC構(gòu)建和IP庫(kù)開(kāi)發(fā)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。AMBA先進(jìn)的高性能總線(xiàn)(AHB)接口現(xiàn)由所有新的ARM核支持，提供開(kāi)發(fā)全綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 ARM940T內(nèi)置指令和數(shù)據(jù)cache、保護(hù)單元和高速AMBA總線(xiàn)接口。

• ARM9E系列

可綜合處理器，帶有DSP擴(kuò)充和緊耦合存儲(chǔ)器(TCM)接口，使存儲(chǔ)器以完全的處理器速度運(yùn)轉(zhuǎn)，可直接連接到內(nèi)核上。 ARM966E-S用于硅片尺寸重要，而對(duì)cache沒(méi)要求的實(shí)時(shí)嵌入式應(yīng)用，可配置TCM大?。?、4K、8K、16K，最大達(dá)64M。 ARM946E-S內(nèi)置集成保護(hù)單元，提供實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)的cache核方案。 ARM926ET-S帶Jazelle擴(kuò)充、分開(kāi)的指令和數(shù)據(jù)高速AHB接口及全性能MMU。 VFP9 向量浮點(diǎn)可綜合協(xié)處理器進(jìn)一步提高ARM9E處理器性能，提供浮點(diǎn)操作的硬件支持。

• ARM10系列

硬宏單元，帶有： 64位AHB指令和數(shù)據(jù)接口； 6段流水線(xiàn)； 1.25MIPS/MHz； 比同等的ARM9器件性能提高50％。

相關(guān)詞條

• AMD
• Intel
• Dell
• 惠普
• 雅虎
• 微軟
• 蘋(píng)果公司
• Sun

參考來(lái)源

• http://www.hudong.com/wiki/arm&prd=button_doc_jinru
• http://baike.baidu.com/view/11200.htm#sub5358918