基于ARM體系看嵌入式處理器的發(fā)展

1、基于ARM體系看嵌入式處理器的開展摘 要：隨著科技的宏大進步，嵌入式技術的開展越來越成熟，嵌入式處理器逐漸成為應用的主流，并且有逐漸占領中高端市場的趨勢。本文介紹ARM體系的歷史以及開展過程，ARM體系的指令集，嵌入式處理器，同時在ARM體系中看到嵌入式處理器的優(yōu)勢所在，以及將來開展的潛力以及挑戰(zhàn)?！娟P鍵詞】ARM體系指令集 ARM體系 嵌入式處理器嵌入式技術的高速開展，另嵌入式處理器已經深化到許多領域當中，例如：計算機技術，微電子技術，網絡以及通訊信息等領域。ARM嵌入式處理器以及其完好的開展系列，其具有體積小，功率損耗低，高性能，低本錢的優(yōu)勢，以及按對象所需不同功能及時嵌入擴展模塊的實用性

2、。因此，ARM嵌入式處理器的成長以及潛力宏大，但同時更高的性能要求，將是很大的技術挑戰(zhàn)。1 ARM體系的歷史和和開展1978年12月，CPU公司在英國劍橋創(chuàng)辦，當時主要業(yè)務是為當?shù)厥袌龉娮釉O備。1979年，CPU公司更名為Acorn計算機公司。1985年，第一代32位，6MHz的處理器ARM誕生.精簡指令計算機的英文縮寫是RISC，其支持簡單的指令，同時功率損耗很小，本錢低，尤其適宜挪動的設備。20世紀90年代初期，ARM 32位嵌入式RISC處理器開展到世界范圍，得到各界的認可。因其優(yōu)勢明顯，占領了低耗能、低本錢和高性能的嵌入式系統(tǒng)應用領域的大部分市場。但ARM公司不消費營銷芯片，它只傳

3、播芯片技術以及授權給消費商。ARM體系的代表ARM7、ARM9、ARM11等，ARM7系列的程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是存儲合并在一起的；而ARM9、ARM11系列的程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲是別離的，也就是說采用哈弗構造。ARM9、ARM11的性能要比ARM7的要高，跑操作系統(tǒng)建議不用ARM7系列。2 ARM體系指令集CPU 的指令集要有分層思想，才能很好地實現(xiàn)軟件與硬件的結合。一方面，指令集跟編譯器要很好地兼容；另一方面，要使硬件的設計得到實現(xiàn)。ARM是代表性的RISC體系，而RISC的設計思想要求指令集簡單，簡潔。與CISC體系比較，RISC體系具有很明顯的優(yōu)勢，其可以通過容易的指令實現(xiàn)復雜

4、的功能。ARM的指令集包括分支指令，數(shù)據(jù)處理指令，狀態(tài)存放轉移指令，協(xié)處理指令，異常處理指令，LOAD-STORE數(shù)據(jù)挪動指令這6種典型指令。ARM指令集是非常實用，優(yōu)秀的指令集，它有以下的幾個特點：1ARM指令都是32位定長，有4 byte內存邊界保存，因此流水線和譯碼電路更容易實現(xiàn)。2ARM指令集可以壓縮成十六位Thumb 指令集形式，因此可以減低損耗以及獲得更高的代碼密度。3LOAD-STORE框架。只有這種類別的指令可以訪問內部儲存器，也可以轉移存放器和內部儲存器的數(shù)據(jù)、地址，而其他的指令沒有著種功能。4STM和LD指令，當發(fā)生中斷處理時，能把存放器中的數(shù)據(jù)等內容保護到堆棧中。由以上的

5、特點可知，ARM指令集的方便性，簡單性適用于匯編語言的設計，此外，還有利于高級語言編譯器的開發(fā)。3 嵌入式處理器自微型處理器的問世至今，嵌入式系統(tǒng)飛速的開展，嵌入式處理器直接關系到整個嵌入式系統(tǒng)的機能的優(yōu)越性。如今世界上具有嵌入式功能特點的處理器已經不少于1000種，比較盛行體系構造包含MPU，MCU等多個系列。嵌入式系統(tǒng)的關鍵是其處理器，是輔助、控制系統(tǒng)運行的硬件根底。其應用領域極其廣，從起先應用的4位處理器，到近年仍在大量應用的8位單片機，再到如今越來越受歡迎的32位，64位嵌入式CPU。嵌入式處理器作為嵌入式系統(tǒng)的關鍵，其擔任著控制系統(tǒng)正確、高效運行的重要任務，讓該設備智能化和使用操作簡

6、便。嵌入式處理器具有的特點：1能實時多任務處理；2存儲區(qū)的保護功能；3有可擴展的微處理器構造；4很強的中斷處理才能；5低功率損耗。4 從ARM體系看嵌入式處理器的前景及我國的將來開展嵌入式處理器主要應用在PC機上，從ARM體系可看到它的開展趨勢，以及我國集成電路開展的前進方向。1嵌入式處理器領域都普遍要求設計時間周期短，性能高，功率損耗低。根據(jù)這個要求，CISC體系要想到達這些要求比較難，比方Intel的P4處理器，功率損耗低達55W，其內部設計、測試難度大。而RISC體系恰有上述的優(yōu)點，因此ARM體系的嵌入式處理器在其領域有絕對性的優(yōu)勢。2目前集成電路開展趨勢是以軟硬件共同設計和超微型系統(tǒng)芯

7、片為主，實際上，系統(tǒng)芯片SOC上要集成多個微型處理器，這給SOC的設計帶來了很大的技術難度。ARM體系為客戶提供許多技術成熟并群眾化的RISC處理器核，同時減少SOC芯片的上市時間，占領市場優(yōu)勢。例如GSM挪動通信處理芯片等，在嵌入式處理器領域方面有一定的地位。3就目前我國的集成電路還處在飛躍開展時期，要想和Intel等巨頭抗衡是不現(xiàn)實的，但在嵌入式處理領域，因其應用性領域廣泛，我認為還是有所作為的。國家應該鼓勵并成立一些高程度的的集成電路公司，利用我國的人才優(yōu)勢，自主研發(fā)具有知識產權的RISC處理器核，并大量推廣于市場，進步市場的競爭力，這樣我們在嵌入式處理器領域將會有所成就。5 完畢語本文從ARM體系在對待嵌入式開展的的趨勢和方向，首先介紹ARM體系的開展過程，ARM體系的指令集，嵌入式處理器，與此同時分析ARM體系中嵌入式處理器的優(yōu)勢所在，以及我國將來在嵌入式創(chuàng)新，研發(fā)的方向，嵌入式處理器領域的將來潛力宏大，ARM體系的處理器將會引領各領域潮流。參考文獻1任哲.AR