ARM7和ARM9双核平台的技术分析
ARM芯片系列简介
ARM芯片系列简介北京微芯力科技有限公司主要内容公司介绍 ARM处理器供应商 ARM芯片的市场情况 ARM系列内核 ARM7/ARM9/ARM10/Strong ARM/Xscal 流行的ARM芯片介绍 芯片选型原则ARM公司介绍外围部件和系统级芯片设计方案ARM处理器供应商Intel IBM LG半 导体 NEC SONY 菲利浦 国民半导体 MOTOROLA ……(90家)ARM芯片市场状况市场份额 1999年 2001年 38 % 74.6%合作伙伴 1999年 目前 约30家 超过90家ARM系列内核ARM7TDMI ARM = Advanced RISC Machines 7 = 体系结构 T = Thumb 代码支持 (16 bit 指令) D = Debug 硬件调试模块支持 M = 加强的乘法支持 (DSP 性能) I = EmbeddedICE Logic ARM9TDMI 与 ARM7TDMI 相同但是使用ARM9 结构ARM7ARM7采用ARMV4T Newman)结构 分为三级 流水 空间统一的指令与数据Cache 平均功耗 为0.6mW/MHz 时钟速度为66MHz 每条指令 平均执行1.9个时钟周期 ARM710系列包括ARM710 ARM710T ARM720T和ARM740T 是低价 低能耗 封装 式常规系统微型处理器 配有高速缓存 Cache 内存管理 写缓冲和JTAG 广泛 应用于手持式计算 数据通信和消费类多媒体StongARMStrongARM 性能很高 同时满足常规应 用需要的一种微处理器技术 与DEC联合研制 后来授权给Intel SA110处理器 SA1100 PDA系统芯片和SA1500多媒体处理器芯片均采 用了这一技术 ARM7500和ARM7500FE 高度集成的单芯 片RISC计算机 基于一个缓存式ARM7 32位内 核 拥有内存和I/O控制器 3个DMA通道 片 上视频控制器和调色板以及立体声端口 ;ARM7500FE则增加了一个浮点运算单元以及 对EDO DRAM的支持 特别适合电视顶置盒和 网络计算机 NCARM9ARM9采用ARMV4T Harvard)结构 五级流水 处理以及分离的Cache结构 平均功耗 为0.7mW/MHz 时钟速度为120MHz-200MHz 每条指令平均执行1.5个时钟周期 与ARM7系列 相似 其中的ARM920 ARM940和ARM9E为含 Cache的CPU核 性能为132MIPS 120MHz时钟 3.3V供 或220MIPS 200MHz时钟 ARM940T 920T系列 低价 低能耗 高性能 系统微处理器 配有Cache 内存管理和写缓冲 应用于高级引擎管理 保安系统 顶置盒 便携 计算机和高档打印机ATMEL ARM系列芯片的特点ARM7TDMI 32位RISC处理器核 大小适宜内置SRAM 丰富的片内外围设备 模拟/数字功能 10位ADC/DAC 工业级领先低功耗 先进的电源管理提供空闲模式及外围禁止 快速先进向量中断控制器 段寄存器提供分离的栈和中断模式调用返回 ROM和FLASHATMEL ARM系列芯片推荐AT91M40800 AT91FR4081 AT91M55800低廉的价格 精巧的结构 最优功能 组合 国内用户首选 在M40800基础上内置136K的SRAM 和1M的FLASH 简化用户电路设计 在M40800基础上增加8个10位ADC通 道 2个10位DAC通道 方便数字/模 拟用户电路设计SAMSUNG ARM系列芯片手持式设备/PDA应用 S3C3400X S3C2400X 网络应用 ADSL应用 打印产品 FLASH应用 存储应用 S3C4510 S3C2500 S5N8946 S3C4610 S3C4660 S3C49F9X S3F441FX S3C3410X S3C2420X S3C4520 S3C2510 S5N8947 S3C4620 S3C46C0 S3C4640 S3C46M0 S3C44B0X SCORPIO S3C4530DrangonBallMX1带有128K嵌入式SRAM的ARM920T核心 SDRAM控制器和外部接口模块 多媒体卡 Secure Digital and Memroy Stick 主控 制器模块以及智能卡接口模块 200MHz速度 多O/S和实时可操作O/S 长久的电池寿命和卓越的性能 2个UART SPI SSI/IIS和IIC以及USB接口 适用于无线通信系统。
ARM7跟ARM9的区别跟ARM体系结构新
ARM7与ARM9的区别及ARM体系结构一、 ARM7与ARM9的区别新一代的ARM9处理器，通过全新的设计，采用了更多的晶体管，能够达到两倍以上于ARM7处理器的处理能力。
这种处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周期实现的。
1 时钟频率的提高ARM7处理器采用3级流水线，而ARM9采用5级流水线。
增加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。
5级流水线能够将每一个指令处理分配到5个时钟周期内，在每一个时钟周期内同时有5个指令在执行。
在同样的加工工艺下，ARM9TDMI处理器的时钟频率是ARM7TDMI的1．8～2．2倍。
2 指令周期的改进指令周期的改进对于处理器性能的提高有很大的帮助。
性能提高的幅度依赖于代码执行时指令的重叠，这实际上是程序本身的问题。
对于采用最高级的语言，一般来说，性能的提高在30％左右。
2．1 loads 指令矛n stores指令指令周期数的改进最明显的是loads指令和stores指令。
从ARM7到ARM9这两条指令的执行时间减少了30％。
指令周期的减少是由于ARM7和ARM9两种处理器内的两个基本的微处理结构不同所造成的。
(1)ARM9有独立的指令和数据存储器接口，允许处理器同时进行取指和读写数据。
这叫作改进型哈佛结构。
而ARM7只有数据存储器接口，它同时用来取指令和数据访问。
(2)5级流水线引入了独立的存储器和写回流水线，分别用来访问存储器和将结果写回寄存器。
以上两点实现了一个周期完成loads指令和stores指令。
2．2 互锁(interlocks)技术当指令需要的数据因为以前的指令没有执行完而没有准备好就会产生管道互锁。
当管道互锁发生时，硬件会停止这个指令的执行，直到数据准备好为止。
虽然这种技术会增加代码执行时间，但是为初期的设计者提供了巨大的方便。
编译器以及汇编程序员可以通过重新设计代码的顺序或者其他方法来减少管道互锁的数量。
2．3 分枝指令ARM9和ARM7的分枝指令周期是相同的。
ARM7、ARM9、ARM11、ARM-Cortex的关系
ARM7、ARM9、ARM11、ARM-Cortex的关系1. ARM7、ARM9、ARM11、ARM-Cortex 的关系ARM7：ARMv4 架构，ARM9：ARMv5 架构，ARM11：ARMv6 架构，ARM-Cortex 系列：ARMv7 架构ARM7 没有MMU(内存管理单元)，只能叫做MCU（微控制器），不能运行诸如Linux、WinCE 等这些现代的多用户多进程操作系统，因为运行这些系统需要MMU，才能给每个用户进程分配进程自己独立的地址空间。
ucOS、ucLinux 这些精简实时的RTOS 不需要MMU，当然可以在ARM7 上运行。
ARM9、ARM11，是嵌入式CPU（处理器），带有MMU，可以运行诸如Linux 等多用户多进程的操作系统，应用场合也不同于ARM7。
到了ARMv7架构的时候开始以Cortex 来命名，并分成Cortex-A、Cortex-R、Cortex-M 三个系列。
三大系列分工明确：A 系列面向尖端的基于虚拟内存的操作系统和用户应用；R 系列针对实时系统；M 系列对微控制器。
简单的说Cortex-A 系列是用于移动领域的CPU，Cortex-R 和Cortex-M 系列是用于实时控制领域的MCU。
所以看上去ARM7 跟Cortex-M 很像，因为他们都是MCU，但确是不同代不同架构的MCU（Cortex-M 比ARM7 高了三代！），所以性能也有很大的差距。
此外，Cortex-M 系列还细分为M0、M3、M4 和超低功耗的M0+，用户依据成本、性能、功耗等因素来选择芯片。
想必楼主现在肯定知道了ARM7、Cortex-M 的区别，不过还是花了点时间整理在此，可以帮助后来的初学者搞明白这些基本的概念性问题2. ARM7，ARM9，cortex-m3,cortex-m4,cortex-a8 的区别arm 系列从arm11 开始，以后的就命名为cortex，并且性能上大幅度提升。
ARM不同版本的区别
ARM不同版本的区别一.谈谈ARM7与ARM9的区别：本文是写给准备学习ARM技术，而又没想好要学ARM7还是ARM9或者对ARM7与ARM9的区别不是很了解的初学者。
希望本文对你们有点用处。
由于职业的关系，经常会回答一些ARM初学者的问题，虽然问题千奇百怪，但以下两个问题绝对很有代表性。
ARM7和ARM9的都有些什么区别？我准备学ARM，但不知是选ARM7还是ARM9好？也许这些问题在大虾们的眼里已不是问题，但对于初学者确实很具必要弄清楚。
先说下：ARM7和ARM9的区别。
1. 时钟频率的提高虽然ARM7和ARM9内核架构相同，但ARM7处理器采用3级流水线的冯·诺伊曼结构;，而ARM9采用5级流水线的哈佛结构。
增加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。
5级流水线能够将每一个指令处理分配到5个时钟周期内，在每一个时钟周期内同时有5个指令在执行。
在常用的芯片生产工艺下，ARM7一般运行在100MHz左右，而ARM9则至少在200MHz以上。
2 指令周期的改进指令周期的改进对于处理器性能的提高有很大的帮助。
性能提高的幅度依赖于代码执行时指令的重叠，这实际上是程序本身的问题。
对于采用最高级的语言，一般来说，性能的提高在30％左右。
3.MMU(内存管理单元）ARM7一般没有MMU(内存管理单元），（ARM720T有MMU）。
ARM9一般是有MMU的,ARM9940T只有MPU ,不是一个完整的MMU。
这一条很重要，MMU单元是大型操作系统必需的硬件支持，如LINUX;WINCE等。
这就是说，ARM7一般只能运行小型的实时系统如UCOS-II,eCOS等，而ARM9无此限制，一般的操作系统都可以移植。
其实即使ARM720T能支持LINUX;WINCE等系统，也鲜有人用，因为以ARM7的运行速度跑这种大型操作系统，实在有点吃力。
再者两者的应用领域明显不同，也无此必要。
4. ARM7比ARM9提供了更好的性能－功耗比。
ARM处理器特点及分类
Jazelle
有 有 无
浮点 运算
无 有 无
ARM1156T2F-S 可配置
9 Thumb-2 有
无
有
ARM1176JZ-S 可配置
9 Thumb-2 有
有
无
ARM1176JZF-S 可配置
9 Thumb-2 有
有
有
Cortex微处理器系列
Cortex系列微处理器属于ARMv7架构，这是 ARM公司最新的指令集架构。
ARM处理器系统应用与开 发
1
ARM处理器特点与分类
ARM发展历程
核 ARM7TDMI，ARM710T，ARM720T ARM740T Strong ARM，ARM8，ARM810 ARM9TDMI，ARM920T，ARM940T ARM9E-S ARM10TDMI，ARM1020E ARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S， ARM11JZF-S Cortex–A15, Cortex–A9, Cortex–A8, A7，A5 Cortex – R系列 Cortex – M系列
ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理 器，它是ARM新指令架构——ARMv6的第一代设计实现。
ARM1136J-S ARM1135JF-S ARM1156T2-S
Cache
4~64KB 4~64KB 可配置
内存 管理
MMU
MMUห้องสมุดไป่ตู้
流水线 Thumb DSP 级别
8
有
有
8
有
有
9 Thumb-2 有
体系结构 V4T V4 V4T V5TE V5TE V6
一文详解ARM7_ARM9和ARM11的区别
一文详解ARM7_ARM9和ARM11的区别ARM处理器是英国Acorn有限公司设计的低功耗成本的第一款RISC微处理器。
全称为Advanced 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。
本文主要详解ARM7_ARM9和ARM11的区别，具体的跟随小编一起来了解一下。
ARM7_ARM9和ARM11的区别1、时钟频率的提高虽然内核架构相同，但ARM7处理器采用3级流水线的冯诺伊曼结构;而ARM9采用5级流水线的哈佛结构，ARM11为8级流水线哈弗结构（从arm9开始都采用了哈弗结构）。
增加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。
5级流水线能够将每一个指令处理分配到5个时钟周期内，在每一个时钟周期内同时有5个指令在执行。
在常用的芯片生产工艺下，ARM7一般运行在100MHz左右，而ARM9则至少在200MHz以上.ARM11首先推出350M~500MHz时钟频率的内核，目前上升到1GHz时钟频率。
2、指令周期的改进指令周期的改进对于处理器性能的提高有很大的帮助。
性能提高的幅度依赖于代码执行时指令的重叠，这实际上是程序本身的问题。
对于采用最高级的语言，一般来说，性能的提高在30％左右。
3、MMU（内存管理单元）ARM7一般没有MMU（内存管理单元），（ARM720T有MMU）。
ARM9一般是有MMU的，ARM9940T只有MPU，不是一个完整的MMU。
ARM11当然也有MMU的。
这一条很重要，MMU单元是大型操作系统必需的硬件支持，如LINUX;WINCE等。
这就是说，ARM7一般只能运行小型的实时系统如UCOS-II，eCOS等，而ARM9无此限制，一般的操作系统都可以移植。
其实即使ARM720T能支持LINUX;WINCE等系统，也鲜有人用，因为以ARM7的运行速度跑这种大型操作系统，实在有点吃力。
ARM7处理器和ARM9E处理器的流水线差别
ARM7处理器和ARM9E处理器的流水线差别1ARM处理器解析ARM9、ARM11是哈佛结构，5级流水线结构，所以性能要高一点。
ARM9和ARM11大多带内存管理器，跑操作系统好一点，ARM7适合裸奔。
我们惯称的ARM9系列中又存在ARM9与ARM9E两个系列，其中ARM9 属于ARM v4T架构，典型处理器如ARM9TDMI和ARM922T;而ARM9E属于ARM v5TE架构，典型处理器如ARM926EJ和ARM946E。
因为后者的芯片数量和应用更为广泛，所以我们提到ARM9的时候更多地是特指ARM9E系列处理器(主要就是ARM926EJ和ARM946E这两款处理器)。
下面关于ARM9的介绍也是更多地集中于ARM9E。
2ARM7处理器和ARM9E处理器的流水线差别对嵌入式系统设计者来说，硬件通常是第一考虑的因素。
针对处理器来说，流水线则是硬件差别的最明显标志，不同的流水线设计会产生一系列硬件差异。
让我们来比较一下ARM7和ARM9E的流水线，ARM9E从ARM7的3级流水线增加到了5级，ARM9E的流水线中容纳了更多的逻辑操作，但是每一级的逻辑操作却变得更为简单。
比如原来ARM7的第三级流水，需要先内部读取寄存器、然后进行相关的逻辑和算术运算，接着处理结果回写，完成的动作非常复杂;而在ARM9E的5级流水中，寄存器读取、逻辑运算、结果回写分散在不同的流水当中，使得每一级流水处理的动作非常简洁。
这就使得处理器的主频可以大幅度地提高。
因为每一级流水都对应CPU的一个时钟周期，如果一级流水中的逻辑过于复杂，使得执行时间居高不下，必然导致所需的时钟周期变长，造成CPU的主频不能提升。
所以流水线的拉长，有利于CPU主频的提高。
在常用的芯片生产工艺下，ARM7一般运行在100MHz左右，而ARM9E则至少在200MHz以上。
3ARM9E处理器的存储器子系统。
ARM9处理器与ARM7处理器比较
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性 能 功 能 # 音 频 播 放 器 & 视 频 电 话 & 手 机 游 戏 等 ( 在 2<=O 和 7; 的 应 用 中 1)(3 已 经 全 面 替 代 了 1)(- ) 因 为 1)(3 的 新 特 性 能 够 满 足 各 种 新 需 求 的 同 时 减 少 产 品 研发时间并降低研发费用" 新 一 代 的 1)(3 处 理 器 ! 通 过 全 新 的 设 计 ! 采 用 了 更 多 的 晶 体 管 ! 能 够 达 到 两 倍 以 上 于 1)(- 处 理 器 的 处 理能力" 这种处理能力的提高是通过增加时钟频率和减 少指令执行周期实现的"
关于ARM的内核架构介绍
张凌001关于ARM的内核架构很多时候我们都会对M0，M0+,M3,M4，M7，arm7，arm9，CORTEX-A系列，或者说AVR,51，PIC等，一头雾水，只知道是架构，不知道具体是什么，有哪些不同？今天查了些资料，来解解惑，不是很详细，但对此有个大体了解。
咱先来当下最火的ARM吧1.ARMARM即以英国ARM（Advanced RISC Machines）公司的内核芯片作为CPU，同时附加其他外围功能的嵌入式开发板，用以评估内核芯片的功能和研发各科技类企业的产品.ARM 微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于 ARM 体系结构的处理器，除了具有ARM 体系结构的共同特点以外，每一个系列的 ARM 微处理器都有各自的特点和应用领域。
－ ARM7 系列－ ARM9 系列－ ARM9E 系列－ ARM10E 系列－ ARM11系列－ Cortex 系列－ SecurCore 系列－ OptimoDE Data Engines－ Intel的Xscale－ Intel的StrongARM ARM11系列2. Cortex 系列32位RISCCPU开发领域中不断取得突破，其设计的微处理器结构已经从v3发展到现在的v7。
Cortex 系列处理器是基于ARMv7架构的，分为Cortex-M、Cortex-R和Cortex-A三类。
由于应用领域的不同，基于v7架构的Cortex处理器系列所采用的技术也不相同。
基于v7A的称为“Cortex-A系列。
高性能的Cortex-A15、可伸缩的Cortex-A9、经过市场验证的Cortex-A8处理器以及高效的Cortex-A7和Cortex-A5处理器均共享同一体系结构，因此具有完整的应用兼容性，支持传统的ARM、Thumb指令集和新增的高性能紧凑型Thumb-2指令集。
1Cortex-M系列Cortex-M系列又可分为Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M3、Cortex-M4；2Cortex-R系列Cortex-R系列分为Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7；3Cortex-A 系列Cortex-A系列分为Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A15、Cortex-A50等 ，同样也就有了对应内核的Cortex-M0开发板、Cortex-A5开发板、Cortex-A8开发板、Cortex-A9开发板、Cortex-R4开发板等等。
arm五级流水线
ARM流水线关键技术分析与代码优化时间：2009-03-30 10:15:21 来源：单片机与嵌入式系统作者：大连理工大学邱铁西方迟宗正引言流水线技术通过多个功能部件并行工作来缩短程序执行时间，提高处理器核的效率和吞吐率，从而成为微处理器设计中最为重要的技术之一。
ARM7处理器核使用了典型三级流水线的冯·诺伊曼结构，ARM9系列则采用了基于五级流水线的哈佛结构。
通过增加流水线级数简化了流水线各级的逻辑，进一步提高了处理器的性能。
ARM7的三级流水线在执行单元完成了大量的工作，包括与操作数相关的寄存器和存储器读写操作、ALU操作以及相关器件之间的数据传输。
执行单元的工作往往占用多个时钟周期，从而成为系统性能的瓶颈。
ARM9采用了更为高效的五级流水线设计，增加了2个功能部件分别访问存储器并写回结果，且将读寄存器的操作转移到译码部件上，使流水线各部件在功能上更平衡；同时其哈佛架构避免了数据访问和取指的总线冲突。
然而不论是三级流水线还是五级流水线，当出现多周期指令、跳转分支指令和中断发生的时候，流水线都会发生阻塞，而且相邻指令之间也可能因为寄存器冲突导致流水线阻塞，降低流水线的效率。
本文在对流水线原理及运行情况详细分析的基础上，研究通过调整指令执行序列来提高流水线运行性能的方法。
1 ARM7／ARM9流水线技术1．1 ARM7流水线技术ARM7系列处理器中每条指令分取指、译码、执行三个阶段，分别在不同的功能部件上依次独立完成。
取指部件完成从存储器装载一条指令，通过译码部件产生下一周期数据路径需要的控制信号，完成寄存器的解码，再送到执行单元完成寄存器的读取、ALU运算及运算结果的写回，需要访问存储器的指令完成存储器的访问。
流水线上虽然一条指令仍需3个时钟周期来完成，但通过多个部件并行，使得处理器的吞吐率约为每个周期一条指令，提高了流式指令的处理速度，从而可达到O．9 MIPS／MHz的指令执行速度。
arm9实验心得体会
arm9实验心得体会在进行ARM9实验过程中，我积累了许多宝贵的经验和体会。
首先，通过实践我深入了解了ARM9处理器的结构和工作原理。
在实验中，我了解了ARM9处理器的寄存器、指令集和存储结构，并学会了如何进行调试和优化程序。
其次，我学会了使用ARM板进行硬件连接和软件编程。
在实验中，我通过连接实验板和计算机，在Linux环境下进行软件开发。
我学会了使用交叉编译器进行开发，以及编写C语言代码和汇编代码。
通过实验，我对嵌入式系统的开发有了更深的了解。
另外，我还学会了使用ARM调试工具进行程序调试。
在实验中，我学会了使用gdb调试工具和openocd调试工具，对程序进行单步调试和查看寄存器变化。
通过调试，我可以更好地理解程序的执行过程和优化程序的性能。
此外，通过实验我也了解了嵌入式系统的特点和应用。
嵌入式系统具有体积小、功耗低等特点，因此在很多应用领域都有广泛的应用，比如智能家居、车载系统等。
在实验中，我了解了嵌入式系统的应用场景和技术要求，对未来的就业和学习方向有了更明确的认识。
总之，通过ARM9实验，我不仅学到了专业知识，还培养了动手实践的能力和团队合作的意识。
在实验中，我经常面临各种问题和挑战，需要通过合作和沟通才能解决。
这让我意识到在工程实践中，团队合作和交流的重要性，以及自己在团队中的角色和责任。
这些经验对我今后的学习和工作都有很大的帮助。
通过这次ARM9实验，我不仅学到了专业知识，还学会了解决问题和团队合作的能力。
这些经验和体会对我今后的学习和工作都有着深远的影响。
我相信，在未来的学习和工作中，我会继续努力，不断提升自己的技术水平和综合能力，为社会做出更大的贡献。
嵌入式系统课后习题部分答案1
第一章1-1.简述嵌入式系统的定义。
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
1-2.简述嵌入式系统的组成。
从体系结构上看，嵌入式系统主要由嵌入式处理器、支撑硬件和嵌入式软件组成。
其中嵌入式处理器通常是单片机或微控制器，支撑硬件主要包括存储介质、通信部件和显示部件等，嵌入式软件则包括支撑硬件的驱动程序、操作系统、支撑软件及应用中间件等。
嵌入式系统的组成部分是嵌入式系统硬件平台、嵌入式操作系统和嵌入式系统应用。
嵌入式系统硬件平台为各种嵌入式器件、设备（如ARM 、PowerPC、Xscale、MIPS等）；嵌入式操作系统是指在嵌入式Linux、uCLinux、WinCE等。
1-3.ARM7处理器使用的是（ARMv4）指令集。
ARM7内核采用冯·诺依曼体系结构，数据和指令使用同一条总线。
内核有一条3级流水线，执行ARMv4指令集。
1.4.Cortex-M3主要应用在哪些方向？主要用在平衡ARM的产品的性能和功耗，提高ARM的性能,降低其功耗1.5.简述StrongARM处理器和ARM处理器的关系StrongARM是第一个包含5级流水线的高性能ARM处理器，但它不支持Thumb指令集1-6.ARM9采用的是（5）级流水线设计。
存储器系统根据哈佛体系结构（程序和数据空间独立的体系结构）重新设计，区分数据总线和指令总线。
1.7.简述ARM9和ARM9E的不同点硬件处理器不一样指令集不一样1.8.ARM11采用的是什么架构的指令ARMv6嵌入式操作系统的特点（1）体积小（2）实时性（3）特殊的开发调试环境SecureCore处理器系列的特点（1）支持ARM指令集和Thumb指令集，以提高代码密度和系统性能（2）采用软内核技术一提供最大限度的灵活性，可以防止外部对其进行扫描探测（3）提供了安全特性，可以抵制攻击（4）提供面向智能卡和低成本的存储保护单元MPU（5）可以集成用户自己的安全特性和其它的协处理器第二章2-1.简述ARM可以工作在几种模式。
关于ARM的内核架构介绍
关于ARM的内核架构介绍ARM（Advanced RISC Machines）是一种基于精简指令集（RISC）架构的处理器，广泛应用于嵌入式系统和移动设备。
ARM处理器具有低功耗、高性能和灵活性等特点，因此成为了电子设备领域中最受欢迎的处理器架构之一、本文将重点介绍ARM内核架构及其特点。
ARM内核架构在ARM处理器中起决定性作用，它包含了处理器的主要功能和组件，决定了处理器的性能、能耗和功能。
ARM内核架构包括多种不同的系列，每个系列针对不同应用采用不同的设计方式。
常见的ARM内核包括ARM7、ARM9、ARM Cortex-A系列和Cortex-M系列。
ARM7系列内核是较早期的ARM内核，主要用于低端和中端嵌入式系统。
ARM7内核采用了三级流水线架构，能实现更高的频率，提供了较低的延迟。
此外，ARM7系列采用了Thumb指令集，通过指令长度缩短可以减少存储和传输开销，提高系统性能。
ARM9系列内核相比于ARM7系列，提供了更高的性能和功能。
ARM9内核增加了补充指令集（Jazelle），可以在处理器上执行由Java虚拟机编译的Java字节码，提供了更好的Java应用支持。
ARM9内核还引入了专用的访问控制单元（MMU），使得处理器可以支持虚拟内存管理和操作系统。
Cortex-A系列内核是ARM处理器中最强大的内核，用于高端嵌入式系统和移动设备。
Cortex-A系列采用了超标量乱序执行架构，具有多发射、乱序执行和预测执行等特性，能够充分利用处理器资源，提供出色的性能和能效。
Cortex-A系列还支持大容量的高速缓存和先进的分支预测技术，提高了命中率和指令执行效率。
Cortex-M系列内核是专门为微控制器（MCU）设计的内核，采用了精简的微控制器架构。
Cortex-M系列具有低功耗和低成本的特点，适用于要求较低功耗和实时性能的应用。
Cortex-M系列将处理器核、内存管理单元和外设控制器集成在一个芯片上，具有较小的面积和较低的成本。
ARM内核全解析,从ARM7,ARM9到Cortex-A7,A8,A9,A12,A15到Cortex-A53,A57到Cortex-A72
ARM内核全解析，从ARM7,ARM9到Cortex-A7,A8,A9,A12,A15到Cortex-A53,A57到Cortex-A72ARM全新旗舰架构！Cortex-A72正式发布64位的ARMv8 Cortex-A57/A53刚刚开始普及，ARM已经将目光瞄向了更遥远的未来，2015-02-04宣布了下一代顶级核心，命名为“Cortex-A72”。
A72将会直接取代A57，定位高端市场。
具体的架构设计尚未公开，应该是第二代64位架构，而且作为一个大核心，依然支持big.LITTLE双架构组合，而搭配的小核心依然是A53。
看起来，ARM暂时不打算升级A53，因为此前已经宣称，A53将顺序执行架构做到了极致。
ARM还给出了一些关于A72模糊的性能、功耗指标，因为这显然更吸引人。
ARM宣称，A72最快会在2016年实现商用，初期采用台积电16nm FinFET制造工艺(三星肯定用自家的14nm FinFET)，对比20nm工艺的A57核心，它的性能最多可以达到其大约1.8倍，而功耗会有着明显的下降。
再对比28nm工艺的A15，A72更是可以做到大约3.5倍的性能，同等负载下的功耗则降低75％。
而在大小核心双架构组合中，整体功耗还能继续降低40-60％。
目前，海思、联发科、瑞芯微等都已经购买了Cortex-A72的授权，但奇怪的是没有提及正焦头烂额的高通。
中国内地和台湾厂商越来越牛气了！ARM内核全解析，从ARM7,ARM9到Cortex-A7,A8,A9,A12,A15到Cortex-A53,A57前不久ARM正式宣布推出新款ARMv8架构的Cortex-A50处理器系列产品，以此来扩大ARM在高性能与低功耗领域的领先地位，进一步抢占移动终端市场份额。
Cortex-A50是继Cortex-A15之后的又一重量级产品，将会直接影响到主流PC市场的占有率。
围绕该话题，我们今天不妨总结一下近几年来手机端较为主流的ARM处理器。
ARM7体系结构详细介绍
ARM7体系结构详细介绍简介ARM（Advanced RISC Machines）是一种32位的RISC（Reduced Instruction Set Computer）处理器架构，广泛应用于嵌入式系统、智能手机和平板电脑等领域。
ARM7是ARM体系结构中的一代经典产品，采用了精简指令集，具有低功耗、高效能和高性价比等特点。
架构特性处理器核心ARM7处理器核心是一个半导体芯片，包含了用于指令解码、执行、访存等任务的硬件单元。
ARM7采用了5级流水线架构，可以实现超过20万条指令每秒的处理性能。
此外，ARM7支持可选的乘法器、除法器和调试接口，以满足不同的应用需求。
寄存器ARM7提供了一组寄存器来存放指令和数据。
寄存器分为通用寄存器和特殊目的寄存器两种。
通用寄存器包括16个32位的寄存器，用于存储临时数据和计算结果。
特殊目的寄存器包括程序计数器（PC）、堆栈指针（SP）等，用于指导程序执行和管理堆栈。
存储器ARM7的存储器包括内部存储器和外部存储器两部分。
内部存储器分为指令存储器和数据存储器，用于存放程序指令和数据。
外部存储器通常是闪存、RAM等，用于扩展存储容量。
ARM7支持32位的地址总线，可以寻址最多4GB的内存空间。
性能与功耗ARM7采用了先进的CMOS工艺，使得它具有低功耗和高性能的特性。
ARM7的功耗通常在几个毫瓦到几十个毫瓦之间，可以满足嵌入式系统对功耗的严格要求。
同时，ARM7的高性能使得它可以处理复杂的计算任务，例如图像处理、音视频处理等。
调试与开发ARM7支持ARM公司定义的JTAG调试接口，可以通过调试器进行程序的单步调试、断点设置等操作。
此外，ARM7还提供了丰富的开发工具和软件支持，开发者可以使用C语言、汇编语言等进行编程，方便快捷地开发ARM7的应用程序。
应用领域由于ARM7具有低功耗、高效能和高性价比等特点，因此广泛应用于各种嵌入式系统和移动设备。
下面是一些主要的应用领域：嵌入式系统ARM7在嵌入式系统中得到了广泛的应用，例如工业控制、智能家居、汽车电子等领域。
ARM7和ARM9
这一条很重要，MMU单元是大型操作系统必需的硬件支持，如LINUX;WINCE等。这就是说，ARM7一般只能运行小型的实时系统如UCOS-II,eCOS等，而ARM9无此限制，一般的操作系统都可以移植。其实即使ARM720T能支持LINUX;WINCE等系统，也鲜有人用，因有点吃力。再者两者的应用领域明显不同，也无此必要。
我准备学ARM，但不知是选ARM7还是ARM9好？
也许这些问题在大虾们的眼里已不是问题，但对于初学者确实很具必要弄清楚。先说下：ARM7和ARM9的区别。
1. 时钟频率的提高
虽然ARM7和ARM9内核架构相同，但ARM7处理器采用3级流水线的冯·诺伊曼结构;，而ARM9采用5级流水线的哈佛结构。增加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。5级流水线能够将每一个指令处理分配到5个时钟周期内，在每一个时钟周期内同时有5个指令在执行。在常用的芯片生产工艺下，ARM7一般运行在100MHz左右，而ARM9则至少在200MHz以上。
4. ARM7比ARM9提供了更好的性能－功耗比。它包含了THUMB指令集快速乘法指令和ICE调试技术的内核。
5. 在从ARM7到ARM9的平台转变过程中，有一件事情是非常值得庆幸的，即ARM9E能够完全地向后兼容ARM7上的软件；并且开发人员面对的编程模型和架构基础也保持一致。
二. 在来说一下初学者是选ARM7还是ARM9？
1）明确目的
学习为应用。你学ARM准备用在什么地方，如果是一般性控制系统或仅仅用来替换8获16位机，ARM7显然是首选；但如果用在网络通信或大型的音视频处理等，则ARM9较合适。
2）自身基础
ARM9TDMI-特点及其与ARM9TDMI的比较
Shift+ALU
Shift+ALU
EXECUTE
FETCH
DECODE
EXECUTE
Reg Read
Shift
ALU
Reg Write
Reg Read
ShEiXft ECUATLEU
Reg Write
EXECUTE
Data Memory Access
Data Memory
MAEcMceOssRY
式（10.1）中，Ninst：即程序中执行的ARM指 令数；CPI：即平均每条指令的时钟周期数；fclk：表 示处理器时钟频率。这样对于给定的程序即Ninst固定 的情况下，只有通过提高处理器时钟频率fclk和增加平 均每条指令时钟周期数CPI的方法来缩短程序执行的 时间，提高处理器的执行能力。这样如果同一指令的 执行时间在处理器的时钟频率不方便更改时，可以通 过更改CPI以显著地缩短程序执行时间。
LDR pc
Load/store 地址
D-cache rot/sgn ex
缓冲器/ 数据
寄存器写
写回
图10.2 ARM9TDMI 5级流水线组织结构
3）虽然ARM7TDMI和ARM9TDMI都是基于ARM 体系结构的v4T版本，但在数据中止模式时ARM9TDMI采用的 是基地址重新装入（base restored data abort model）模式， 而ARM7TDMI采用的是基址更新模式（base updated data abort model）。在ARM9TDMI中，当出现访问存储器数据中 止时，处理器硬件在数据中止指令执行前，自动保存相应发生 数据中止时基地址寄存器的值，这样消除了数据中止句柄去一 一查找引起数据中止操作的指令确定的基地址寄存器更新。
(完整word版)单片机的比较与选择
单片机的比较与选择单片机自70年代问世以来得到了蓬勃发展，目前单片机功能正日渐完善先后经历了SCM、MCU、SoC三大阶段.作为当代工科类大学生更应该对此进行深入的的了解。
针对我们所做的SRT 中所要使用的单片机进行了如下简短的比较。
一、51系列优点：1、51单片机属于基本型它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器.2、51系列的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电平）。
缺点:1、51系列的在进行乘法和除法运算时精度不高。
因为它内部寄存器在进行八位除以八位的除法指令，商为八位，精度嫌不够，用得不多。
而八位乘八位的乘法指令，其积为十六位，精度还是能满足要求的，用的较多。
2、I/O口输出时无驱动能力。
当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可.低电平时，吸入电流可达20mA，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅数十μA甚至更小,基本上没有驱动能力。
因为其在高电平时该脚也同时作输入脚使用，而输入脚必须具有高的输入阻抗，因而上拉的电流必须很小才行。
作输出脚使用，欲进行高电平驱动时，得用外电路来实现。
3、运行速度慢，当晶振频率为12MHz时，机器周期达1μs，适应不了现代高速运行的需要.此外它还具有体积大、ROM少等缺点.二、PIC系列优点:1、CPU采用RISC结构,而51系列有111条指令,AVR单片机有118条指令,都比前者复杂。
2、总线采用Harvard双总线结构，运行速度快（指令周期约160~200ns），它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理，这种指令流水线结构,在一个周期内完成两部分工作，一是执行指令,二是从程序存储器取出下一条指令。
因此提高了运行速度。
3、PIC系列单片机的I/O脚增加了用于设置输入或输出状态的方向寄存器从而解决了51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状态。
当置位1时为输入状态，且不管该脚呈高电平或低电平，对外均呈高阻状态；置位0时为输出状态，不管该脚为何种电平,均呈低阻状态，有一定的驱动能力，低电平吸入电流达25mA，高电平输出电流可达20mA。
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ARM7和ARM9双核平台的技术分析
目前嵌入式系统教学平台市场上的主导产品都是基于ARM7或ARM9架构的，一般都认为ARM7属于低端产品、 ARM9属于高端产品，也出现了所谓的“ARM7&ARM9覆盖高端&低端的教学平台”。
宣传“两套 CPU 子板都是可以自由插拔，一套实验系统变化为两套， ARM7 的实验系统可以实现基础的 ARM 嵌入式教学，主要包括指令实验，基础接口实验， UCOS-II 操作系统实验和 uCLinux 操作系统实验； ARM9 的实验系统可以实现高端的 ARM 嵌入式教学，主要包括扩展接口实验， Linux 操作系统实验和 WinCE 操作系统实验。
”
这种观点有误导用户的嫌疑。
因为ARM9和ARM7同属于ARMv41，是属于中低端系列的ARM微处理器。
目前市场上真正高端的ARM架构处理器是与ARMV5TE体系兼容的Intel XScale，如PXA255和PXA270。
从嵌入式系统教学平台的发展来看，未来会形成两个发展方向。
即一方面向高端的XScale系列发展，主要面向计算机、软件等专业，这一类高端平台具有强大的计算能力和多媒体功能，教学内容侧重于操作系统、驱动程序和软件应用，培养消费电子、手持设备、无线网络、手机游戏等领域的嵌入式软件人才；另一方面就是ARM7/ARM9系列的中低端教学平台，主要面向电子工程、自动化、仪器仪表等专业，这类平台具有丰富的接口和功能，教学内容侧重于微处理器接口设计、驱动开发和系统应用，培养工业自动化、测控、智能仪表等应用领域的嵌入式技术人才。
宣称采用两种CPU子板的方式，实现ARM7&ARM9的功能，是完全没有必要的，而且增加了用户的成本的维护的复杂性，其原因如下：
1、从ARM体系结构的教学内容上看，ARM9的指令集完全兼容ARM7，教学上没有任何区别。
所以ARM指令实验和基础接口实验不是ARM7的专利，做过ARM系统开发的人都很清楚，用ARM9一样可以完成ARM7的这些教学实验内容；
2、从操作系统的教学内容上看，目前教学中大都采用µCOS-II或Linux。
µCOS-II代码简单，易教易学，Linux功能强大，但对学生的基础要求较高。
目前市场上大多数ARM7教学平台都支持µCOS-II或uCLinux，ARM9基本上都支持Linux和WinCE。
但µCOS-II不是 ARM7的专利，在ARM9上完全可以运行。
而uClinux是Linux的一个子集，无论是从开发着者的角度还是从教学的角度去理解，Linux系统可以完全兼容uCLinux 的应用。
宣称支持ARM7和ARM9的双内核，主要原因是因为他们的技术能力较弱，无法完成µCOS- II 在ARM9上的移植和扩展工作，所以采用ARM7来弥补µCOS-II的教学内容。
试想，如果有一款ARM9平台，能够运行µCOS-II、Linux、 WinCE等操作系统，我们为什么还需要ARM7来画蛇添足呢？事实上，这样的平台已经有了，一些技术实力较强的公司已经把µCOS-II移植到了 ARM9上，如UP-NETARM2410和UP-NETARM2410S等。
3、从硬件设计的教学内容上看，支持ARM7和 ARM9的双内核的平台，造成了硬件资源的浪费，难以发挥ARM7和ARM9各自的优势。
比如：用s3c44b0和s3c2410处理器作为ARM7和 ARM9的内核，s3c2410平台支持USB host和USB client，支持真彩色TFT LCD。
而主平台为了兼容s3c44b0，不得不使用256色STN的LCD；如果要想有USB host或者client接口，不得不使用其他芯片外扩。
这都会使ARM9处理器的功能受到限制，不能充分发挥ARM9处理器的性能。
4、从产品的成本的服务维护上看，采用支持ARM7和ARM9的双内核的平台，无疑会增加产品的成本，因为教学平台最贵的芯片就是微处理器和存储器，而从教学角度看，这部分
增加的成本是没有意义的。
如果从科学角度看，这种做法又浪费资源，其性价比无不如一块开发板。
此外，采用支持ARM7和ARM9的双内核的平台，降低了系统的可靠性，学生在实验过程中，会经常切换两种内核，其损坏的概率会大大增加，增加后续维护成本。
由此可见，仅仅一个ARM9平台就可以同时满足中低端教学的需求，额外添加ARM7去满足低端教学任务，只能认为是画蛇添足。
平白增添了硬件成本，还限制了硬件平台的扩展。
嵌入式系统教学的目的应该是为了让学生学到一种嵌入式平台开发和设计的方法，其变化主要体现在运行不同操作系统上，而不是硬件是否采用ARM7还是 ARM9上。
教学思想应是“授人以渔”，学生学到的是设计方法，将来不管是ARM7， ARM9，还是XScale，甚至包括MIPS、alpha、68k、powerpc等其它体系结构的微处理器，对于一个优秀的嵌入式系统工程师来说都是一样的。