ARM9处理器与arm7处理器比较
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。
ARM9的五级流水线
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。
1ARM7/ARM9流水线技术1.1ARM7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.9MIPS/MHz的指令执行速度。
在三级流水线下,通过R15访问PC(程序计数器)时会出现取指位置和执行位置不同的现象。
这须结合流水线的执行情况考虑,取指部件根据PC取指,取指完成后PC+4送到PC,并把取到的指令传递给译码部件,然后取指部件根据新的PC取指。
第二章 ARM处理器基础
C
V
3、保留位
CPSR中和其余位为保留位。
四、ARM的异常处理
1.1 进入/退出异常
1、进入异常
内核刚进入异常状态时,会依次采取以下动作: ① 将原来执行的程序的下一条指令地址保存到链接寄存器(LR)中。 ② 复制CPSR到相应的SPSR进行保存。 ③ 根据发生的异常类型改变CPSR的模式位的值。 ④ 令程序计数器(PC)的值指向异常处理向量所指的下一条指令。 ⑤ 这时也可能设置中断禁能标志,以防止不可估计的异常嵌套发生。
2、大端存储格式(Big 大端存储格式(
Endian) Endian)
字数据的高字节存储在低地址中,而字数据的低字节则存储在高地址中 的存储方式称为大端存储格式 大端存储格式。 大端存储格式
假设一个32位的数据0xA9876543,保存到起始地址为0x0000的存 储空间里,按大端存储格式对数据进行存储。
1、控制位
CPSR的低8位称为控制位。 对各控制位的定义如下: ① T标志位 标志位 该位反映处理器的操作状态。 ② 中断禁止位 I和F是中断禁止位。 ③ 操作模式位 MO,M1,M2,M3和M4(M[4:0])是模式位,这些位决定了处 理器的操作模式。
2、条件码标志位
在ARM状态下,绝大多数指令都是有条件执行指令;在THUMB状 态下,仅有分支指令是有条件执行指令。 各条件码标志位的具体含义
第二章 ARM处理器基础
一、ARM7处理器概述 二、ARM处理器的数据格式 三、处理器模式与内部寄存器 四、ARM的异常处理 五、本节附录
一、ARM7处理器概述
ARM7TDMI是一个32位的微处理器核, 基于精简指令集(RISC)的 原理设计而成的。处理器的译码结构相对简单;处理器内含集成元件 的门数相对减少,功耗降低。 ARM7微处理器系列特点: 1、32位嵌入式RISC处理器; 2、支持多种低功耗模式; 3、支持片上调试功能,通过JTAG连接; 4、实时中断处理系统; 5、3级指令流水线,具有很高的指令吞吐量。
ARM920T
ARM920T内核 内核 一、ARM9和ARM7比较 和 比较 二、ARM920T内核总体结构 内核总体结构 内核的MMU 三、ARM920T内核的 内核的 内核的CACHE 四、ARM920T内核的 内核的
一、ARM9和ARM7比较 和 比较
1、性能比较 、 相同的加工工艺,性能提高 倍 相同的加工工艺,性能提高2倍 (1)提高时钟频率 ) (2)减少常用指令执行的时钟周期数 )
内核的CACHE 四、ARM920T内核的 内核的
2、CACHE与DRAM存取的一致性 、 与 存取的一致性
旁路读出式(Look Aside) 旁路读出式 在这种方式中, 发出数据请求时, 在这种方式中,CPU发出数据请求时,并不是单通道地穿过 发出数据请求时 并不是单通道地穿过Cache, , 而是向Cache和主存同时发出请求。由于 和主存同时发出请求。 速度更快, 而是向 和主存同时发出请求 由于Cache速度更快, 速度更快 如果命中, 在将数据回送给CPU的同时, 的同时, 如果命中,则Cache在将数据回送给 在将数据回送给 的同时 还来得及中断CPU对主存的请求; 对主存的请求; 还来得及中断 对主存的请求 不命中, 不做任何动作, 不命中,则Cache不做任何动作, 不做任何动作 直接访问主存。 由CPU直接访问主存。 直接访问主存 它的优点是没有时间延迟, 它的优点是没有时间延迟, 缺点是每次CPU对主存的访问都存在,这样, 对主存的访问都存在, 缺点是每次 对主存的访问都存在 这样, 就占用了一部分总线时间。 就占用了一部分总线时间。
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。
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。
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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荣品电子三星四核4412核心板开发板常用ARM概念介绍(三)
荣品电子三星四核4412核心板开发板常用ARM概念介绍(三) 深圳荣品电子三星四核4412核心板开发板主要有两款内存不同的产品,包括:1G DDR3+4G EMMC和2G DDR3+4G EMMC的这两种。
同时这两款核心板又主要对应两种开发板。
1G DDR3+4G EMMC的荣品三星4412核心板主要是应用在king4412开发板上。
针对于工业级产品的快速研发,产品价格优惠。
2G DDR3+4G EMMC的荣品三星4412核心板主要是应用在RP4412开发板上。
针对于学习使用和企业产品研发,其操作系统包括:Android4.0.4、Android4.2.2、Ubuntu、Linux+QT2.2及最新的Android4.4.4系统。
所以对于学习和产品研发非常适合。
而不论是在学习还是研发产品,都必须要对4412核心板开发板中常见的ARM名词有一个比较全面的了解才行。
下面是由荣品电子整理的一部分学习和使用开发板应该有的知识,希望能给用户朋友查漏补缺,温故而知新!前一部分内容请查看荣品电子三星四核4412核心板开发板常用ARM概念介绍(二)。
14.存储器重新映射(Remap)的原因:使Flash存储器中的FIQ处理程序不必考虑因为重新映射所导致的存储器边界问题;用来处理代码空间中段边界仲裁的SRAM和Boot Block向量的使用大大减少;为超过单字转移指令范围的跳转提供空间来保存常量。
ARM中的重映射是指在程序执行过程中通过写某个功能寄存器位操作达到重新分配其存储器地址空间的映射。
一个典型的应用就是应用程序存储在Flash/ROM中,初始这些存储器地址是从0开始的,但这些存储器的读时间比SRAM/DRAM长,造成其内部执行频率不高,故一般在前面一段程序将代码搬移到SRAM/DRAM中去,然后重新映射存储器空间,将相应SRAM/DRAM映射到地址0,重新执行程序可达到高速运行的目的。
15.存储异常向量表中程序跳转使用LDR指令,而不使用B指令的原因:LDR指令可以全地址范围跳转,而B指令只能在前后32MB范围内跳转; 芯片具有Remap功能。
arm9芯片
arm9芯片ARM9芯片是英国ARM(Advanced RISC Machine)公司推出的一种低能耗、高性能的嵌入式处理器核,具有较小的体积、较低的功耗和较高的性能。
下面我将为您描述ARM9芯片的主要特点和应用领域。
ARM9芯片的主要特点如下:1. 高性能:ARM9芯片采用了精简指令集计算机(RISC)架构,具有高效的指令执行能力和出色的性能。
它具有高达600 MHz的主频,可以处理多种复杂的计算任务。
2. 低功耗:ARM9芯片采用了低功耗设计,可以在较低的电压下运行,因此功耗相对较低,适用于移动设备等对续航时间要求较高的应用。
3. 小体积:ARM9芯片的封装尺寸较小,便于集成到各种嵌入式系统中,并可以实现紧凑的设计。
4. 强大的扩展性:ARM9芯片支持多种外设接口和总线协议,如UART、SPI、I2C、USB和SD卡接口等,可以连接各种外部设备,具有良好的扩展性。
5. 丰富的软件支持:ARM9芯片有广泛的软件生态系统支持,有许多开源的操作系统(如Linux、Android)和开发工具链可供选择,方便软件开发和调试。
ARM9芯片在许多领域得到了广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:1. 智能手机和平板电脑:ARM9芯片的低功耗和高性能使其成为智能手机和平板电脑等移动设备的理想选择。
它可以用于处理复杂的应用程序和图形处理,提供流畅的用户体验。
2. 嵌入式系统:ARM9芯片适用于各种嵌入式系统,如智能家居、工业控制、医疗设备等。
它可以提供强大的计算和控制能力,满足不同应用的需求。
3. 汽车电子:ARM9芯片在汽车电子领域的应用越来越广泛。
它可以用于车载导航、娱乐系统、车联网等,提供高性能和丰富的接口功能。
4. 安防监控:ARM9芯片在安防监控系统中应用广泛。
它可以支持高清摄像头、视频编解码、图像处理等功能,保证监控系统的稳定运行和高效处理。
5. 工业自动化:ARM9芯片在工业自动化领域也有广泛的应用。
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。
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
ARM处理器特点及分类
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
MMU
流水线 Thumb DSP 级别
8
有
有
8
有
有
9 Thumb-2 有
常见的ARM7芯片系统主时钟频率为20~133MHz 常见的ARM9芯片的系统主时钟频率为100~
233MHz
应用选型(续)
芯片内存储器容量的要求——绝对大多数ARM处理器都在片 内集成有存储单元,但容量各有区别。
片内扩展模块的选择——几乎所有的ARM芯片均需要根据各 自不同的应用领域,扩展相关功能模块,并集成在芯片内部, 称之为片内扩展模块。
ARM处理器系统应用与开 发
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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
ARM9微处理器系列
ARM9的时钟频率比ARM7更高 ,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。
Cache ARM9TDMI 无
ARM Cortex各系列处理器分类比较
C o r t e x-M系列M0:Cortex-M0是目前最小的ARM处理器,该处理器的芯片面积非常小,能耗极低,且编程所需的代码占用量很少,这就使得开发人员可以直接跳过16位系统,以接近8位系统的成本开销获取32位系统的性能。
Cortex-M0处理器超低的门数开销,使得它可以用在仿真和数模混合设备中。
M0+:以Cortex-M0处理器为基础,保留了全部指令集和数据兼容性,同时进一步降低了能耗,提高了性能。
2级流水线,性能效率可达1.08DMIPS/MHz。
M1:第一个专为FPGA中的实现设计的ARM处理器。
Cortex-M1处理器面向所有主要FPGA设备并包括对领先的FPGA综合工具的支持,允许设计者为每个项目选择最佳实现。
M3:适用于具有较高确定性的实时应用,它经过专门开发,可使合作伙伴针对广泛的设备(包括微控制器、汽车车身系统、工业控制系统以及无线网络和传感器)开发高性能低成本平台。
此处理器具有出色的计算性能以及对事件的优异系统响应能力,同时可应实际中对低动态和静态功率需求的挑战。
M4:由ARM专门开发的最新嵌入式处理器,用以满足需要有效且易于使用的控制和信号处理功能混合的数字信号控制市场。
M7:在ARMCortex-M处理器系列中,Cortex-M7的性能最为出色。
它拥有六级超标量流水线、灵活的系统和内存接口(包括AXI和AHB)、缓存(Cache)以及高度耦合内存(TCM),为MCU 提供出色的整数、浮点和DSP性能。
互联:64位AMBA4AXI,AHB外设端口(64MB到512MB)指令缓存:0到64kB,双路组相联,带有可选ECC数据缓存:0到64kB,四路组相联,带有可选ECC指令TCM:0到16MB,带有可选ECC数据TCM:0到16MB,带有可选ECCCortex-A系列:ARMCortex-A系列是一系列用于复杂操作系统和用户应用程序的应用程序处理器。
Cortex-A 系列处理器支持ARM、Thumb和Thumb-2指令集。