ARM體系結(jié)構(gòu)與編程嵌入式系統(tǒng)及ARM概述圖文

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 第一節(jié)嵌入式系統(tǒng)概述嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)嵌入式處理器分類常見嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)嵌入式系統(tǒng)定義嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積及功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。IEEE （電氣和電子工程師協(xié)會(huì)）對(duì)嵌入式系統(tǒng)的定義：用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機(jī)器和設(shè)備的裝置（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment,machinery or plants）。從中可

2、以看出嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機(jī)械等附屬裝置。嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)1.2. 嵌入式系統(tǒng)通常面向特定應(yīng)用，嵌入式處理器與通用CPU 的最大不同是前者大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU 中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部；嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這點(diǎn)就決定它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)；嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)3.4. 嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率設(shè)計(jì)、量體裁衣、去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中

3、對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭(zhēng)力；嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期；6/100嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)5.6. 為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤等載體中；嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)（交叉編譯：在一種計(jì)算機(jī)環(huán)境中運(yùn)行的編譯程序，能夠編譯出在另外一種環(huán)境下運(yùn)行的代碼）。7/100嵌入式系統(tǒng)組成嵌入式嵌入式嵌入式硬件平臺(tái)操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件 嵌入式系統(tǒng)組成嵌

4、入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域無(wú)處不在嵌入式系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)市場(chǎng)需求旺盛硬件快速發(fā)展軟件快速發(fā)展嵌入式處理器分類嵌入式微處理器（MPU ，Micro Processor Unit），通用CPU 裁剪而來(lái)，只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的功能，一般運(yùn)行復(fù)雜的OS 嵌入式微控制器（MCU ，Micro Controller Unit），又稱單片機(jī)，側(cè)重用于控制領(lǐng)域，無(wú)OS 或運(yùn)行簡(jiǎn)單的OS 嵌入式DSP 處理器（Digital Signal Processor），側(cè)重?cái)?shù)據(jù)處理或算法嵌入式片上系統(tǒng)（SoC ，System on Chip），在一個(gè)硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜、完整的系統(tǒng)，包含處理器和所需外設(shè)，如Altera NiosI

5、I常見嵌入式處理器體系結(jié)構(gòu)MCS-51MCS-96Intel 80x86MIPS PowerPC ARM 第二節(jié)ARM 概述關(guān)于ARM ARM 指令架構(gòu)ARM 存儲(chǔ)架構(gòu)ARM 技術(shù)特點(diǎn)ARM 應(yīng)用領(lǐng)域ARM 體系結(jié)構(gòu)及變種ARM 體系結(jié)構(gòu)與CPU 核ARM 全球合作伙伴14/100關(guān)于ARM （A dvanced R ISC M achines ）一個(gè)公司的名稱，ARM Ltd.一類微處理器的通稱，ARM 處理器一種技術(shù)的名稱，ARM 技術(shù)15/100ARM Ltd.1990年，在英國(guó)劍橋成立，前身為Acorn 計(jì)算公司，詳見。ARM 公司設(shè)計(jì)先進(jìn)的數(shù)字產(chǎn)品核心應(yīng)用技術(shù)，提供廣泛的產(chǎn)品，包括：

6、16/32位RISC 微處理器、數(shù)據(jù)引擎、三維圖形處理器、數(shù)字單元庫(kù)、嵌入式存儲(chǔ)器、外設(shè)、軟件、開發(fā)工具以及模擬和高速連接產(chǎn)品。ARM 公司協(xié)同眾多技術(shù)合作伙伴為業(yè)界提供快速、穩(wěn)定的完整系統(tǒng)解決方案。ARM 公司不生產(chǎn)IC ，僅提供IP （Intelligence Property）技術(shù)授權(quán)。ARM Offices WorldwideEngland -Cambridge 、Maidenhead 、Sheffield 、BlackburnChina -Beijing 、Shanghai （安謀咨詢上海有限公司）、Shenzhen 、 TaipeiARM 指令架構(gòu)CISC （Complex Ins

7、truction Set Computer）復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)，如：X86-based PC、MCS-51RISC （Reduced Instruction Set Computer）精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)，如：MIPS 、Microchip PICRISC 相對(duì)較CISC 有優(yōu)勢(shì)，了解ARM 采用16（T 后綴）/32-bit RISC指令架構(gòu)，不斷發(fā)展 20/100ARM 存儲(chǔ)架構(gòu)馮. 諾依曼：指令和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線哈佛：指令和數(shù)據(jù)擁有獨(dú)立總線，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ARM 存儲(chǔ)架構(gòu)得看具體的CPU 核，如：Samsung S3C44B0為馮. 諾依曼存儲(chǔ)架構(gòu)，S3C2410A 為哈佛存儲(chǔ)架

8、構(gòu)哈佛存儲(chǔ)架構(gòu)示例觀察ID31:0、 DD31:0ARM 技術(shù)特點(diǎn)繼承典型的RISC 特性：一個(gè)大而統(tǒng)一的寄存器文件；Load/Store存儲(chǔ)訪問結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)處理只針對(duì)寄存器的內(nèi)容；統(tǒng)一和固定長(zhǎng)度的指令域，簡(jiǎn)化指令譯碼。除此之外，ARM 還采用一些特別的技術(shù)，在保證高性能的同時(shí)盡量減小芯片體積、降低芯片的功耗。這些技術(shù)包括：每一條數(shù)據(jù)處理指令都對(duì)ALU 和移位器控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)兩者的最大利用；地址自動(dòng)增加/減少的尋址模式實(shí)現(xiàn)了程序循環(huán)的優(yōu)化；多寄存器Load/Store指令實(shí)現(xiàn)最大數(shù)據(jù)吞吐量；所有指令的條件執(zhí)行實(shí)現(xiàn)最快速的代碼執(zhí)行。這些在基本RISC 結(jié)構(gòu)上增強(qiáng)的特性使ARM 處理器在高性能、低代

9、碼規(guī)模、低功耗和小的硅片尺寸方面取得良好的平衡。ARM 應(yīng)用領(lǐng)域ARM 應(yīng)用領(lǐng)域涉及：無(wú)線、網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)娛樂、影像、汽車電子、安全應(yīng)用、存儲(chǔ)裝置、控制領(lǐng)域占據(jù)32位RISC IC 75%的市場(chǎng)份額ARM 體系結(jié)構(gòu)版本發(fā)展25/100ARM 體系結(jié)構(gòu)版本及變種T 變種：支持16位Thumb 指令集D 變種：支持JTAG 調(diào)試器M 變種：支持快速乘法指令、64位長(zhǎng)乘法指令I(lǐng) 變種：ICE （In-Circuit Emulator），嵌入式跟蹤宏單元E 變種：增強(qiáng)型DSP 指令J 變種：Java 加速器Jazelle F 變種：浮點(diǎn)向量單元-S ：可綜合版本（如：ARM7TDMI-S ）26/100 ARM體系結(jié)構(gòu)版本與CPU核 CPU核 已經(jīng)不用 Strong ARM ARM7TDMI、ARM9TDMI、A