ARM微处理器体系结构及其发展趋势
ARM技术概述
ARM11系列
ARM11系列处理器是针对低成本 、低功耗设备设计的，具有高性 能和出色的能效。
A系列
ARM A系列是针对高性能、低功 耗设备设计的，是大多数移动设备 的首选处理器系列。
arm编程模型
指令集架构
寄存器架构
内存管理
异常处理
ARM采用了指令集架构，将复 杂的计算机操作划分为简单、清 晰的指令，方便编程人员操作。
统的稳定性和可靠性。
04
arm技术优化与发展趋势
arm技术优化
ARMv8-A架构
采用轻量级虚拟化、多核处理器设计，支持高效的多任务处理。
内存优化
采用高速缓存、大内存等技术，提升内存读写速度，同时支持内存扩展和共享。
能源效率
采用低功耗处理器设计、能源感知技术，实现更长的电池寿命和更高效的能源利用。
05
arm技术应用案例分析
arm技术在智能手机领域的应用
智能手机市场份额
ARM在智能手机处理器市场 的份额超过90%，为全球众 多知名品牌提供技术支持和解
决方案。
高性能低功耗
ARM架构的处理器具有高性能和 低功耗的特点，使得智能手机能 够拥有更长的待机时间和更流畅 的用户体验。
异构计算
ARM通过异构计算技术，将CPU 、GPU、DSP等不同类型处理器集 成在一起，实现更高效的任务处理 。
用率和灵活性。
arm技术在物联网领域的应用
01
02
03
嵌入式系统
ARM的嵌入式系统为物 联网设备提供了稳定可靠 、低功耗、高性能的计算 平台。
低功耗设计
ARM的处理器在低功耗 设计方面具有优势，能够 满足物联网设备的长时间 运行需求。
arm的前景
arm的前景ARM（Advanced RISC Machine）是一种基于精简指令集计算机（RISC）架构的处理器设计。
ARM架构具有低功耗、高效能等特点，广泛应用于移动设备和嵌入式系统中。
近年来，随着移动互联网的爆发和人工智能技术的快速发展，ARM架构在前景方面展现出巨大的潜力。
首先，在移动设备领域，ARM架构的处理器被广泛应用于智能手机、平板电脑等移动设备中。
ARM架构的处理器具有低功耗、高效能的特点，可以满足移动设备对长续航时间和高性能的需求。
而且，ARM架构的处理器具有可扩展性强的特点，可以根据不同的需求进行定制，适应不同的设备应用场景。
随着智能手机的普及和性能的提升，移动设备用户对于处理器的性能要求越来越高，ARM架构的处理器有着巨大的市场需求和发展空间。
其次，在嵌入式系统领域，ARM架构的处理器也有着广泛的应用。
嵌入式系统是指将计算机技术应用于各种电子设备中，如家电、汽车、物联网设备等。
ARM架构的处理器具有小尺寸、低功耗、高效能的特点，非常适合用于嵌入式系统中。
尤其是在物联网领域，随着物联网设备的快速普及，对于低功耗、高效能的处理器需求愈发迫切。
ARM架构的处理器具有低功耗和高性能的优势，可以满足物联网设备对于长时间运行和高性能计算的要求。
此外，随着人工智能技术的快速发展，ARM架构的处理器在AI领域也展现出巨大的潜力。
AI技术在图像识别、自然语言处理等领域的应用越来越广泛，对于高性能计算的要求也越来越高。
ARM架构的处理器具有高度可定制化的特点，可以根据不同的AI算法进行优化，提供更好的性能和能效。
而且，ARM架构的处理器具有较低的功耗，非常适合用于移动端的AI应用。
随着AI技术的成熟和应用场景的不断拓展，ARM 架构的处理器有望在AI领域中发挥重要的作用。
综上所述，ARM架构的处理器在移动设备、嵌入式系统和AI 领域都展现出巨大的发展前景。
随着移动互联网的持续发展和新兴技术的快速崛起，对于低功耗、高效能的处理器需求越来越大。
ARM Cortex系列处理器体系结构及发展趋势
处理器选择器
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/products/processors/selector.php
7
如何分析比较ARM处理器（芯片）
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8
速度（主频、效率、多核、多发射） 数据处理能力（浮点、除法、乘法、单指令多数 据流等） 存储系统（mmu、cache、TCM、flash、内存、总 线架构） 异常系统（中断、abort等） 功耗（电源管理、制造工艺）、能耗（W/MHz） 外设（串口、can、pwm、usb、mac等） 开发调试工具 成本、技术资料等其它因素
Cortex M3 Total 60k* Gates
Cortex-M1特点
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在 FPGA 中使用 ARM Cortex-M1 的优点
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13
全部使用标准处理器体系结构 供应商独立性 - Cortex-M1 处理器支持所有主要 FPGA 供 应商 软件和工具可以在 FPGA 和 ASIC/ASSP 之间重用 从 FPGA 到 ASIC 的简单迁移路径 受最大的体系 - ARM Connected Community 的支持 易于将 Cortex-M1 处理器设计迁移到更新和最有效的 FPGA 受可提供不同性能点解决方案的强大 ARM 处理器路线 图的支持 ARM 体系结构已在数十亿 ARM Powered® 设备中经过验 证
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uC/OS-II
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26
Cortex-R4处理器
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ARMv7-R Architecture
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Hardware divide instructions Thumb-2 support Dynamic Branch prediction Return stack
浅谈ARM处理器的特点和体系结构
浅谈ARM处理器的特点和体系结构这里概述的都是一些传统意义上ARM处理器的一些方面，提醒自己看了之后会想起相关知识，或是对ARM有一个总体上的概念，其实都是些简述性的总结，很多都来自网上资料或教学课件，贴在这里，方便以后随时随地的复习！ARM微处理器包括ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10E、SecurCore、以及Intel的StrongARM、XScale和其它厂商基于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。
1、采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点：支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件。
Thumb指令集比通常的8位和16位CISC/RISC处理器具有更好的代码密度；●指令执行采用3级流水线/5级流水线技术；●带有指令Cache和数据Cache，大量使用寄存器，指令执行速度更快。
大多数数据操作都在寄存器中完成。
寻址方式灵活简单，执行效率高。
指令长度固定（在ARM状态下是32位，在Thumb状态下是16位）；●支持大端格式和小端格式两种方法存储字数据；●支持Byte（字节，8位）、Halfword（半字，16位）和Word（字，32位）三种数据类型。
●支持用户、快中断、中断、管理、中止、系统和未定义等7种处理器模式，除了用户模式外，其余的均为特权模式；●处理器芯片上都嵌入了在线仿真ICE-RT逻辑，便于通过JTAG来仿真调试ARM体系结构芯片，可以避免使用昂贵的在线仿真器。
另外，在处理器核中还可以嵌入跟踪宏单元ETM，用于监控内部总线，实时跟踪指令和数据的执行；●具有片上总线AMBA（Advanced Micro-controller Bus Architecture）。
AMBA定义了3组总线：先进高性能总线AHB（Advanced High performance Bus）；先进系统总线ASB （Advanced System Bus）；先进外围总线APB（Advanced Peripheral Bus）。
arm架构发展历程介绍
arm 架构发展历程介绍
ARM 架构过去称作进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），是一个32 位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。
由于节能的特点，ARM 处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。
在今日，ARM 家族占了所有32 位嵌入式处理器75%的比例［1］，
使它成为占全世界最多数的32 位架构之一。
ARM 处理器可以在很多消费性
电子产品上看到，从可携式装置（PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型
电子游戏，和计算机）到电脑外设（硬盘、桌上型路由器）甚至在导弹的弹
载计算机等军用设施中都有他的存在。
在此还有一些基于ARM 设计的派生产品，重要产品还包括Marvell
的XScale 架构和德州仪器的OMAP 系列。
arm 架构发展历程介绍。
关于ARM嵌入式微处理器的概述,发展及其面临的挑战,你知道多少？
关于ARM嵌入式微处理器的概述，发展及其面临的挑战，你知道多少？随着网络技术及现代通信技术的飞速发展，嵌入式系统在相关领域的重要性也备受关注，特别是ARM嵌入式微处理器，其不仅成本低、体积小，而且性能卓越且功耗低，因而得到了广泛的应用和发展。
1 ARM嵌入式微处理器相关内容概述⑴ARM.ARM是微处理器相关领域一家知名度较高的企业，该企业设计了许多性能高、功耗低的廉价处理器及各种软件。
可以这么说，ARM 代表的不仅是一个企业，更代表了一种技术、一种微处理器，甚至一种产业的发展模式。
⑵ARM微处理器的种类。
目前，有关ARM微处理器应用较多的有ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10及StrongARM等系列。
其中，ARM7系列在多媒体、嵌入式设备及无线设备中得到了广泛的应用;ARM9系列在引擎管理、安全系统、各种仪表仪器、打印机及网络电脑中得到了广泛应用;ARM9E系列是一种综合处理器，因而加强了数字信号方面的处理功能，因此，在需DSP及微控制器相结合的情况下使用，同实时系统开发需求相适应;ARM10系列的核心，即通过向量浮点单元进行高性能浮点解决方案的提供，以提高处理器的浮点运算功能及其整型性能;StrongARM系列将Intel技术同ARM结构相结合，以便为手提式通信以及电子设备的消费提供科学的解决方案。
⑶ARM微处理器的特点。
ARM微处理器具有以下特点：一是体积较小、功耗和成本较低，且性能较高;二是其支持Thumb/ARM双指令集，因此，可以较好地进行8位/16位器件的兼容;三是其使用了大量寄存器，因而指令的执行速度相当快;四是许多数据操作均完成于寄存器之中;五是寻址的方式十分灵活和简单，因此执行率相当高;六是指令的长度较为固定。
2 ARM嵌入式微处理器的发展及应用目前，ARM是嵌入式技术中使用最为广泛的一种。
在市场需求的推动下，ARM嵌入式技术得到了飞速的发展，而且在市场中占据相当大的份额。
简述arm处理器家族的发展史
简述arm处理器家族的发展史ARM处理器家族是目前全球最为流行的处理器家族之一，其广泛应用于各种移动设备、智能家居、机器人、汽车等领域。
本篇文章将简述ARM处理器家族的发展史。
ARM处理器家族的起源可以追溯到上世纪80年代，当时一家名为Acorn Computers的英国公司正在开发一款名为BBC Micro的电脑。
为了提高BBC Micro的性能，Acorn Computers 决定自主研发一款处理器，这就是ARM处理器的雏形。
1985年，ARM Ltd.正式成立，开始推广其处理器架构。
在1987年，首个基于ARM处理器架构的芯片——ARM1发布。
这款芯片由VLSI公司制造，采用NMOS工艺，主频为6MHz，仅有25,000个晶体管。
虽然性能不高，但ARM1的成功发布为后来的ARM处理器家族奠定了基础。
随着技术的不断进步，ARM处理器家族也在不断发展。
1990年，ARM2发布，主频提高到了8MHz，并采用了CMOS工艺。
1992年，ARM3发布，主频提高到了25MHz，并且加入了内存管理单元（MMU）和协处理器接口。
这使得ARM3成为了一款非常适合嵌入式系统的处理器。
1994年，ARM Ltd.发布了ARM6和ARM7两款处理器。
ARM6是一款高性能低功耗的处理器，主要用于移动设备和嵌入式系统；而ARM7则是一款低成本、低功耗的处理器，主要用于控制器和传感器等领域。
随着移动设备市场的不断扩大，ARM处理器开始逐渐成为移动设备市场的主流处理器。
2001年，ARM Ltd.发布了ARM9处理器，该处理器采用了新一代Thumb指令集，并支持Java 虚拟机。
这使得ARM9成为了一款非常适合移动设备的处理器。
2005年，ARM Ltd.发布了ARM11处理器，该处理器采用了更加先进的Jazelle指令集，并支持1080p视频解码和3D图形加速等功能。
这使得ARM11成为了一款非常适合高端移动设备和数字电视等领域的处理器。
ARM技术概述
32位指令集
01
ARM处理器的指令集是32位的，这意味着每个指令的长度为32位，这有助于提高处理器的运行速度和效率。
ARM处理器的指令集
支持复杂操作
02
ARM处理器的指令集支持各种复杂的操作，包括算术、逻辑、移位、比较等，这使得处理器可以轻松地处理各种计算任务。
适用于多种操作系统
03
ARM处理器的指令集被广泛应用于各种操作系统，如Linux、Windows Mobile等，这使得开发人员可以轻松地使用这些操作系统来开发应用程序。
云计算和数据中心领域
ARM处理器在云计算和数据中心领域的应用也将逐渐增加，随着人工智能和大数据技术的发展，这些领域需要大量的计算能力和数据处理能力，ARM处理器的低功耗和高性能特点将为这些领域带来更高效和更节能的计算解决方案。
ARM处理器的发展趋势及展望
向更高效能方向发展
随着技术的不断发展，ARM处理器将继续向更高效能方向发展，例如采用更先进的制造工艺和更高效的指令集架构，以提高处理器的处理速度和性能。
向更高效的能源管理技术发展
扩展对新兴技术的支持
强化安全性能
ARM处理器的技术发展方向
移动设备领域
ARM处理器因其高效能和低功耗的特点，将继续在移动设备领域占据主导地位，随着5G技术的普及，ARM处理器将为移动设备带来更快的处理速度和更低的功耗。
ARM处理器在未来的应用前景
物联网设备领域
随着物联网技术的发展，ARM处理器将被广泛应用于各种物联网设备中，例如智能家居、智能城市等，ARM处理器的低功耗特性和强大的处理能力将为这些设备带来更长的使用寿命和更好的用户体验。
可扩展性
移动设备
物联网设备
嵌入式系统
基于ARM体系看嵌入式处理器的发展
基于ARM体系看嵌入式处理器的发展摘要：随着科技的巨大进步，嵌入式技术的发展越来越成熟，嵌入式处理器逐渐成为应用的主流，并且有逐渐占领中高端市场的趋势。
本文介绍ARM体系的历史以及发展过程，ARM体系的指令集，嵌入式处理器，同时在ARM体系中看到嵌入式处理器的优势所在，以及未来发展的潜力以及挑战。
【关键词】ARM体系指令集ARM体系嵌入式处理器嵌入式技术的高速发展，另嵌入式处理器已经深入到许多领域当中，例如：计算机技术，微电子技术，网络以及通讯信息等领域。
ARM嵌入式处理器以及其完整的发展系列，其具有体积小，功率损耗低，高性能，低成本的优势，以及按对象所需不同功能及时嵌入扩展模块的实用性。
因此，ARM嵌入式处理器的成长以及潜力巨大，但同时更高的性能要求，将是很大的技术挑战。
1 ARM体系的历史和和发展1978年12月，CPU公司在英国剑桥创办，当时主要业务是为当地市场供应电子设备。
1979年，CPU公司更名为Acorn计算机公司。
1985年，第一代32位，6MHz的处理器ARM诞生.精简指令计算机的英文缩写是RISC，其支持简单的指令，同时功率损耗很小，成本低，尤其适合移动的设备。
20世纪90年代初期，ARM 32位嵌入式RISC处理器发展到世界范围，得到各界的认可。
因其优势明显，占领了低耗能、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的大部分市场。
但ARM公司不生产营销芯片，它只传播芯片技术以及授权给生产商。
ARM体系的代表ARM7、ARM9、ARM11等，ARM7系列的程序指令存储器和数据存储器是存储合并在一起的；而ARM9、ARM11系列的程序指令存储和数据存储是分离的，也就是说采用哈弗结构。
ARM9、ARM11的性能要比ARM7的要高，跑操作系统建议不用ARM7系列。
2 ARM体系指令集CPU 的指令集要有分层思想，才能很好地实现软件与硬件的结合。
一方面，指令集跟编译器要很好地兼容；另一方面，要使硬件的设计得到实现。
ARM发展简介及未来展望
3
ARM发展历程
• 1978年12月5日，物理学家赫尔曼· 豪泽（Hermann Hauser）和 工程师Chris Curry，在英国剑桥创办了CPU公司（Cambridge Processing Unit），主要业务是为当地市场供应电子设备。 • 1979年，CPU公司改名为Acorn计算机公司。起初，Acorn公司打 算使用摩托罗拉公司的16位芯片，但是发现这种芯片太慢也太贵。" 一台售价500英镑的机器，不可能使用价格100英镑的CPU！"他们 转而向Intel公司索要80286芯片的设计资料，但是遭到拒绝，于是 被迫自行研发。（Intel会不会为当年的这个决定后悔万分？） • 1985年，Roger Wilson和Steve Furber设计了他们自己的第一 代32位、6M Hz的处理器，用它做出了一台RISC指令集的计算机， 简称ARM（Acorn RISC Machine）。这就是ARM这个名字的由 来。
17
ARM发展简介及未来展望
By Peiyaoyao 2012.05.07
1
Agenda
• • • • • • • • ARM公司简介 ARM发展历程 ARM商业模式 ARM微处理器系列 ARM产品 ARM合作伙伴 ARM支持OS类型 ARM未来展望
2
ARM公司简介
• 英文全称：Advanced RISC Machines • 国家：英国（欧洲） • 行业：电子 半导体 微处理器 智能手机 • 总部：英国剑桥 • CEO：沃伦.伊斯特 • 竞争对手：英特尔 • 市场份额 ： • 手机处理器90%的市场份额 • 上网本处理器30%的市场份额 • 平板电脑处理器80%的市场份额
9
ARM微处理器系列
• ARM处理器当前有6个产品系列：ARM7、ARM9、ARM10、 ARM11、SecurCore和Cortex。 – ARM7、ARM9、ARM10和ARM11是4个通用处理器系列，每 个系列提供一套特定的性能来满足设计者对功耗、性能和体积的 需求。 – SecurCore是第5个产品系列，是专门为安全设备而设计的。 • 来自于合作伙伴的产品 – 例如：Intel XScale微体系结构和StrongARM产品。
ARM介绍为什么它是物联网时代的核心技术
ARM介绍为什么它是物联网时代的核心技术在物联网时代，无数设备和物品通过互联网相互连接，形成智能化的生态系统。
而作为这个生态系统的核心技术之一，ARM架构发挥着不可替代的重要作用。
本文将介绍ARM的基本概念和特点，分析为何ARM成为物联网时代的核心技术。
一、ARM架构简介ARM（Advanced RISC Machine）是一种基于精简指令集（RISC）的处理器架构。
它由ARM公司（现为英特尔的子公司）开发，并成为全球最流行的处理器架构之一。
ARM处理器广泛应用在智能手机、平板电脑、家电、车载设备等各类物联网终端设备中。
二、ARM架构的特点1. 低功耗：ARM架构采用精简指令集，精简了指令集的数量和复杂性，从而大大降低了功耗。
对于物联网设备来说，功耗是非常重要的考虑因素之一，因为它们通常需要长时间运行，并且使用电池供电。
2. 高性能：尽管ARM架构在指令数量上比复杂指令集（CISC）架构少，但通过优化和提高单指令执行效率，ARM处理器在相同主频下可以实现比CISC架构更好的性能表现。
这对于处理物联网设备中的海量数据和进行复杂计算任务非常重要。
3. 灵活性：ARM架构采用模块化设计，可以根据不同设备的需求进行灵活的定制。
这使得ARM处理器能够适应各种不同的物联网终端设备，从而满足不同场景下的需求。
4. 可靠性：ARM架构具有强大的稳定性和可靠性。
在物联网时代，设备需要长时间运行且具备高可靠性，因为它们通常处于无人监管的环境中。
ARM处理器能够提供稳定可靠的工作性能，确保设备的正常运行。
三、ARM在物联网时代的应用1. 智能家居：智能家居是物联网时代的重要应用场景之一，通过连接家庭中的各种设备来提高生活质量和便利性。
ARM处理器能够满足智能家居对于低功耗和高性能的要求，为家庭设备提供强大的计算和互联能力。
2. 智能交通：随着智能交通的发展，各种车载设备需要更高的计算能力和低功耗。
ARM处理器在车载导航、智能驾驶和车载娱乐系统中得到广泛应用，发挥支持智能交通的核心作用。
ARM技术应用领域的现状及发展趋势
ARM技术应用领域的现状及发展趋势一、前言各种新型微处理器的出现和应用的不断深化，嵌入式系统在后PC时代得到了空前的发展。
随着时间的推移和技术的进步，在工业控制、家用电器、智能仪器仪表、机电控制等领域，已不断展现出其独特魅力。
与桌面计算机不同，嵌入式计算机系统以应用为中心，具有专用性、低成本、低功耗、高性能、高可靠性等特点。
嵌入式系统日益广泛的应用也让人们认识到这项技术蕴含的巨大的市场潜力。
市场的需求带动了对技术人才的需求，在未来5年里嵌入式系统领域将有超过120万的人才缺口，社会急需嵌入式系统相关专业的人才。
二、ARM公司介绍ARM是一家提供RISC架构的嵌入式微处理器公司，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技术及软件。
适用于多种领域，比如嵌入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等。
ARM 公司的总部位于英国剑桥，成立于1990年11月，在全球设立了多个办事处，是苹果、Acorn、VLSI、Technology 等公司的合资企业。
20世纪90年代，ARM公司的业绩平平，处理器的出货量徘徊不前。
由于缺乏资金，ARM做出了一个意义深远的决定：自己不制造芯片，只将芯片的设计方案授权给其他公司，由它们来生产。
正是这个模式，最终使得ARM芯片遍地开花，将封闭设计的Intel公司置于"人民战争"的汪洋大海。
进入21世纪之后，由于手机的快速发展，出货量呈现爆炸式增长，ARM处理器占领了全球手机市场。
2010年，全球ARM芯片出货量达61亿片，远远超出预期的45亿片。
三、ARM公司产品ARM®体系结构是业界领先的微处理器体系结构，为系统和软件工程师提供了开发低能耗、高性能消费类和工业产品的硅验证解决方案。
这些终端产品涵盖了从汽车和工业监视器到家庭娱乐和移动设备的各个领域。
ARM 完整产品线包括微控制器、微处理器、图形处理器、实现软件、单元库、嵌入式内存、高速连接产品、外设以及开发工具。
ARM处理器架构进化史
ARM处理器架构进化史随着NXP 发布LPC1700 系列Cortex-M3 内核的MCU，围绕着ARM 新宠Cortex 内核的竞争已经进入白热化。
目前Cortex-M3 处理器内核的授权客户数已达到28 家，包括东芝、ST、Ember、Accent、Actel、ENERGY、ADI、NXP、TI、Atmel、Broadcom、Samsung、Zilog 和Renesas，其中ST、TI、NXP、Atmel 和东芝已经推出基于Cortex-M3 的MCU 产品。
在这5 家中，通过收购Luminary 入局的TI 和ST 属于最先吃螃蟹的人，到现在已经成果初现;NXP 则凭借最新的V2 版内核100MHz 主频的LPC1700 系列大有后来居上之势;至于ATMEL 和TOSHIBA，虽然芯片还没有正式发布推广，但其中原逐鹿的野心也是路人皆知。
可以预见的是，在Cortex-M3 战场，山雨欲来风满楼的现在一定会迎来一个天翻地覆慨而慷的不远将来，而在满城尽戴黄金甲之后，到底谁能够会当临绝顶，一览众山小值得期待。
为什么一向自视甚高坚持玩自己内核的日系厂商也要迫不及待加入ARM 的阵营?为什么一向稳健的ST 宁可用还不太成熟的、不能完全发挥Cortex 威力的V1 版本内核也要迅速把产品推向市场并且投重金在技术支持平台上?为什么多年以来对MCU 领域蜻蜓点水鲜有做为的TI 突然收购Luminary，以横刀立马之势杀入群雄割据的微控制器市场?为什么从ARM7、ARM9、ARM11 一路走来都被批评技术保守不思进取的ARM，在Cortex 面市之后开始放出MCU 架构市场最终只会留下ARM 和Intel 两家的豪言?从图1 的ARM 处理器架构进化史上，我们看到了Cortex 是升级换代产品的含义，但是Cortex-M3 的革命性和超强吸引力，应该是隐藏在以下的一些。
ARM架构发展史及最新内核
ARM架构发展史及最新内核ARM架构发展史ARM 曾称进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine）更早称作 Acorn RISC Machine，是一个 32 位精简指令集（RISC）处理器架构，目前已经不仅是 32 位，也有部分架构是 64 位。
1983 年开始的开发计划，团队在1985 年时开发出ARM1 Sample 版，而首颗“真正”的产能型ARM2 于次年量产。
时至今日，ARM 已经开发出 9 代架构。
其主要核心见下表最新架构 Arm v9最新的 Arm v9 架构主要体现两大特性，安全与增强计算AI硬件安全性不确定性，一个漏洞可能会危及整个网络。
我们每天都面临着利用 Arm 技术的新尝试。
为了了解这个问题的普遍性，赛门铁克在 2020 年第一季度检测到近 1900 万次针对其物联网（IoT）的攻击。
这是每秒超过 100 次攻击的速度，比我们在 2019 年底看到的高出 13%。
在Arm v9 中，我们引入了旨在大规模提供机密计算（现在是行业优先事项）的新功能。
通常，设备的操作系统（OS）拥有最高权限，可以看到和做所有事情。
机密计算改变了这一点，虽然操作系统仍然决定什么时候可以运行，但应用程序位于一个单独的受硬件保护的内存区域，与系统中的所有其他内容隔离。
Arm 机密计算架构（CCA）建立在 Arm TrustZone 的基础之上，例如，您的个人银行信息可以与智能手机的社交媒体应用程序完全分离。
Arm CCA 的新安全功能意味着即使社交媒体应用确实感染了恶意软件，它也无法传播到您设备的其余部分。
机密计算对于客户端设备很重要，但它也具有普遍价值，因为它可以在传输、静止时保持数据加密，并在使用时由硬件隔离。
在云中，这也意味着保护物理 CPU 以及在第三方代码旁边运行的虚拟化处理器。
总之，Arm 上的机密计算很重要。
我们已经开发的安全功能，以及我们未来将要创建的安全功能，将在所有层级的计算应用程序中发挥作用；帮助保护物联网传感器、手机、笔记本电脑、互联网和云。
ARM体系结构
ARM体系结构
ARM作为一种微处理器体系结构，具有广泛应用范围、高性价比、低功耗等优势，在晶体管规模以及架构方面有着很大的节省，因而受到了越来越多应用者的青睐。
ARM体系结构包括处理器（Processor）、片外存储器（External Memory）、I/O接口（Input/Output Interface）、外围器件（Peripheral Devices）、软件支持（Software Support）等内容。
从处理器来说，ARM体系结构提供了一系列非常细分的机型，它们有不同的特性和操作速度，可以满足不同的性能需求，而且这些机型一般都有较高的可缩放性，所以在产品设计的过程中可以根据实际要求选择合适的特性和速度。
从片外存储器来说，ARM体系结构支持使用不同类型的存储器，比如SRAM、DRAM、Flash等，可以根据应用性能和耗电量的需求，来选择合适的存储器以满足不同应用场景的需求，而且存储器容量也比较可观，一般可以满足大部分应用场景的要求。
从I/O接口来说，ARM体系结构支持多种接口，如USB、I2C、SPI、UART等，通过这些接口可以与周边的外设进行连接，而这些接口的功耗和速度也比较低。
ARM体系架构解析
ARM体系架构解析
ARM体系架构是由英国ARM公司推出的常见的32位RISC处理器架构，其在移动设备、嵌入式系统和服务器市场上有广泛应用。
其发展历史源远
流长，经过数十年的发展，其功能也在不断扩展，ARM体系架构已经成为
一种标准处理器架构。
ARM体系架构主要由四大部分组成，分别是内核、外设、中断和指令集。
其中，内核是ARM体系架构的核心，负责处理计算机的所有功能，包
括控制、数据存储和算法处理等。
外设又称外围设备，是处理器与外部世
界的桥梁，可以操控外部设备，比如键盘、显示器、磁盘和网络等。
中断
则是处理器如何处理外部设备发出的信号，其中有多重中断，监听外部设
备的信号，基于不同的中断模式，让处理器运行起来。
指令集是ARM体系
架构的核心，指令集是一组程序指令，它们描述了处理器如何处理和操作
数据，ARM有自己的专有指令集，被广泛应用到移动设备和嵌入式系统中。
ARM体系架构的另一个重要组成部分就是嵌入式软件，由于ARM的低
功耗、低成本和安全性，使得ARM广泛应用于很多嵌入式系统，而这些嵌
入式系统也需要嵌入式软件的支持，嵌入式软件具有低功耗、低功耗和嵌
入式系统的高稳定性等优点，此外。
ARM嵌入式系统的应用及发展
ARM嵌入式系统的应用及发展ARM架构是一种32位RISC结构的嵌入式系统处理器，被广泛应用于智能手机、平板电脑、智能电视、智能穿戴设备、智能家居等众多领域。
在智能手机领域，ARM架构已成为主流的手机处理器。
有着极佳的性能和低功耗的优势，不仅能够运行流畅的应用程序，还可以长时间待机，为用户提供优质的使用体验。
同时，ARM架构还具有极高的可扩展性，可以满足各种应用场景的需求。
在智能家居领域，ARM架构已成为智能家居控制中心的首选。
ARM架构的嵌入式系统可以轻松实现多个设备之间的联动和互通，实现多种场景化控制，提高生活品质。
除此之外，ARM架构在物联网、工控、汽车电子等领域都有广泛应用。
随着技术的不断发展，ARM架构的应用领域将不断扩大，特别是在大数据、人工智能、深度学习等领域，ARM架构也有望成为主流CPU架构之一。
随着ARM架构的不断发展，其可塑性和灵活性也得到了不断提高。
除了基于Cortex-A、Cortex-R等架构的处理器以外，ARM还推出了M系列处理器，包括Cortex-M0、Cortex-M3、Cortex-M4等，主要应用于嵌入式控制和物联网领域，具有低功耗、低成本、高度可靠性等特点。
同时，ARM还推出了基于SoC(System on Chip)的解决方案，实现了芯片级别的集成，将数字、模拟、射频等不同功能模块集成在同一芯片上，为客户提供更加完整的解决方案。
总的来说，ARM架构的应用越来越广泛，其未来发展也将更加可期。
ARM架构的出现，推动了整个嵌入式系统产业的发展，为我们的生活带来了更多的便利和创新。
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ARM微处理器体系结构及其发展趋势摘要：嵌入式微处理器是体系结构研究领域的一个热点。
本文从微处理器设计者的角度出发，对在嵌入式系统当中应用广泛的32位ARM微处理器系列的体系结构作了研究和探讨，同时分析了其发展趋势。
关键词： ARM；体系结构；嵌入式微处理器；发展趋势1. 概述嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。
硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。
软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。
有时设计人员把这两种软件组合在一起。
应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。
嵌入式微处理器一般具备以下4个特点：（1）对实时多任务有很强的支持功能，能完成多任务并且有较短的中断时间；（2）具有功能较强的存储区保护功能；（3）可扩展的处理器结构，以能最迅速地开发出满足应用的各种性能的嵌入式微处器；（4）功耗很低。
嵌入式处理器的基础是通用计算机中的CPU。
但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都作了各种增强。
具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，芯片中往往包括少量ROM和RAM甚至一定容量的FLASH，一般还包括总线接口、常用设备的控制器、各种外设等器件，从而极大的减少了构成系统的复杂性，因此又称之为片上系统（SystemOnchip,SOC）。
ARM（AdvancedRISCMachine）是英国ARM公司设计开发的通用32位RISC微处理器体系结构，其主要优势在于简单的设计和高效的指令集。
ARM的设计目标是微型化、低功耗、高性能的微处理器实现。
目前，ARM微处理器家族在嵌入式系统、掌上电脑、智能卡和GSM中断控制器等领域获得了广泛地应用，几乎占据了嵌入式处理器的半壁江山。
2. ARM体系结构作为一种RISC体系结构的微处理器，ARM微处理器具有RISC体系结构的典型特征。
还具有以下特点：（1）在每条数据处理器指令当中，都控制算术逻辑单元（ALU）和移位器，以使ALU 和移位器获得最大的利用率；（2）自动递增和自动递减的寻址模式，以优化程序中的循环；（3）同时Load和Store多条指令，以增加数据吞吐率；（4）所有指令都条件执行，以增大执行吞吐量。
这些是对基本RISC体系结构的增强，使得ARM处理器可以在高性能、小代码尺寸、低功耗和小芯片面积之间获得好的平衡。
作为一种RISC微处理器，ARM指令集的效率比基于CISC的系统高得多。
指令集由11个基本指令类型组成，两种用于片上ALU、环形移位器和乘法器，3种用于控制存储器和寄存器之间的数据传送，另外3种控制执行的数据流和特权级别。
最后3种指令用于控制外部协处理器，这使得指令集的功能可以在片外得到扩展。
对于一些高级语言的编译器来说，ARM 的指令集是比较理想的。
而且汇编器的编码也非常简单。
ARM指令集的另一个特征是所有的指令都支持条件执行。
高效的指令集和简答的设计的结合，使ARM成为一种低功耗、小规模（近30万晶体管）、低价位和相对来说高性能的处理器。
（1）数据表示 ARM体系结构的字长为32位，它们都支持8位、16位、32位3种数据类型。
（2）处理器模式 ARM处理器支持7种处理器模式，如表1。
表1 处理器模式表大部分应用程序都在User模式下运行。
当处理器处于User模式下时，执行的程序无法访问一些被保护的系统资源，也不能改变模式，否则就会导致一次异常。
对系统资源的使用由操作系统来控制。
User模式之外的其它几种模式也称为特权模式，它们可以完全访问系统资源，可以自由地改变模式。
其中的FIQ、IRQ、Supervisor、Abort、Undefined 5种模式也被称为异常模式。
在处理特定的异常时，系统进入这几种模式。
这5种异常模式都有各自的额外的寄存器，用于避免在发生异常的时候与用户模式下的程序发生冲突。
还有一种模式是System模式，任何异常都不会导致进入这一模式，而且它使用的寄存器和User模式下基本相同。
它是一种特权模式，用于有访问系统资源请求而又需要避免使用额外的寄存器的操作系统任务。
（3）寄存器结构 ARM处理器有37个寄存器，其中31个是32位的通用寄存器，包括一个程序计数器（ProgramCounter,PC）。
在任何一种处理器模式下，其中的16个通用寄存器都是可见的。
其它的寄存器用来加速异常处理。
ARM指令当中指定的所有寄存器都可以从这16个可见的寄存器中寻址。
31个通用寄存器分为几个相互重叠的组，每一组寄存器用于一种特定的处理器状态。
通常，一种状态下可见的寄存器为15个通用寄存器(R0~R14)、一个或两个状态寄存器和程序计数器PC。
其中，R0~R7被称之为 unbanked register，表示在所有处理器模式中，它们都代表相同的32位物理寄存器。
它们没有特殊的功用，仅当作通用寄存器使用。
而寄存器R8~R14被称作banked register，它们实际代表的32位物理寄存器与当前的处理器状态有关。
它们可以在指令中用作通用寄存器，同时，ARM体系结构还为它们中的一部分赋予了特殊的作用：R13用作堆栈指针SP，R14用作链接寄存器LR。
另外6个寄存器是程序状态寄存器，它们也是32位宽的寄存器，但是只用到了32位中的12位。
这6个寄存器也被称为程序状态寄存器。
当前程序状态寄存器(CPSR)在所有的处理器模式下都可以访问。
它包含了条件码、中断屏蔽码、当前处理器模式和其他的状态、控制信息。
除此之外，每种异常模式都有一个保留程序状态寄存器(SPSR) ，用于在发生中断的时候保存CPSR的值。
（4）指令集 ARM指令集中的指令可以分为6个大类：分支指令、数据处理指令、状态寄存器转移指令、Load/Store指令、协处理器指令和异常产生指令。
大部分数据处理指令和一部分协处理器指令在执行完毕之后需要根据指令执行的结果来更新程序状态寄存器当中的4个条件标志位（Negative,Zero,Carry,Overflow）。
ARM指令集的一个显著的特征是：几乎所有的ARM指令都包含一个4位的条件域。
这个域的取值规定了指令的条件执行。
如果条件域给出的相应条件位为真，则该条指令正常执行。
否则就不执行该指令。
条件域主要测试以下3个方面的内容：相等、不等关系；小于、小于等于、大于、大于等于种不等关系；单独测试程序状态寄存器中的每4种条件。
ARM指令集的编码把所有指令分为11种格式，如表2。
表2 指令的11种格式其中：1是数据处理指令、PSR传输指令；2是乘法指令；3是单数据交换指令；4是单数据传输指令；5是未定义；6是块数据传输指令；7是分支指令；8是协处理器数据传输指令；9是协处理器数据操作指令；10是协处理器寄存器传输指令；11是软中断指令。
和其他的RISC微处理器相比较，ARM指令集的编码格式相对来说较为复杂。
这是为了在指令集的简单性、规整性和高效性以及对高级语言编译器的支持之间取得平衡。
3． ARM微处理器系列的发展首个ARM芯片是在1985年由Acorn计算机公司设计的,采用的是典型32位RISC体系结构。
其指令拥有4位的寄存器地址域,可以访问R0 R15这16个寄存器。
使用了标准的、固定长度的32位指令格式,所有的ARM指令都使用了4位的条件码来决定该指令是否执行,这种方式可以解决一些条件分支问题。
但是,首个嵌入式RISC核心———ARM6TM系列微处理器还只有26位的地址空间。
3.3.1 ARM7系列两年后,通过引入ARM7,ARM公司将ARM TM体系结构完全扩展到32位,主频提升到40M,ARM7系列具有三级流水线和冯·诺依曼结构。
另外还集成了一个8KCache。
ARM7可以支持一种可以称为“Thumb”的模式，可以运行新的16位指令。
该系列包括①ARM7TDMI：用于低端的、应用最广泛的ARM微处理器；②可以综合的ARM7TDMI- S：ARM7TDMI的综合版本,最适用于可移植性和灵活性为关键的现代设计；③ARM7EJ – S：支持DSP和Jazelle，DSP 用于DSP应用的算术运算指令集，Jazell 允许直接执行Java字节码的扩充；④ARM720T：具有MMU、安全性能，最适用于低功耗和小体积为关键的应用。
基于ARM7TDMI核的控制器主要有ATMEL公司推出的AT91系列微控制器，Samsung公司推出的S3C3X系列、S3C4X系列，OKI公司的ML67XXXX系列等。
其中AT91系列由于工作温度范围宽而在温度要求严格场合应用广泛；S3C3X系列、S3C4X系列具有SDRAM和以太网控制器，因此多用于网络处理器、以太网应用。
ARM7系列最适于对价位和功耗敏感的消费类应用。
3.3.2 ARM9TDMI TM系列1997年,ARM公司推出了能提供五级流水线和哈佛结构的微处理器ARM9TDMITM系列。
主要包括：ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型。
ARM910TM和ARM920TM微处理器提供了用于WindowsCE的解决方案,以ARM920T为核心的微控制器有Motorola公司的龙珠系列, 主要用于“蓝牙”技术与PDA。
ARM922T m于2000年推出,以ARM922T为核的微控制器有Sharp公司的LH7A400A,主要用于手持设备。
ARM9系列处理器都采用了ARM9TDMI处理器核,兼有16位Thumb指令集,使得代码密度提高了35%。
3.3.3 ARM9E TM系列从1999年开始推出,带有DSP扩充和紧耦合存储器。
ARM9E系列包括:ARM926EJ - S、ARM946E- S、ARM966E- S、ARM968E- S。
ARM9E系列的内核中集成有微控制器、DSP、Ja2va,具有芯片体积小,结构简单,功耗低,上市时间短的优点,基于ARM9E系列核的产品因具有DSP 和增强的32位RISC处理器,非常适用于对DSP和微控制器都有要求的领域。
该系列包括: ①ARM966E- S：它是一种可以综合的嵌入式核,最适用于硅片体积为关键要求而对Cache无要求的实时嵌入式应用；②ARM946E- S：它是一种可以综合的嵌入式RTOS核，具有保护单元、灵活的Cache(0K- 1M)，能够提供实时嵌入式操作系统的Cache核解决方案；③ARM926EJ - S于2001年推出，具有Thumb与DSP扩展，提供Harvard架构，频率高达250MHz，可配置的Caches与TCMS，拥有针对平台操作系统的MMU(MemoryManage2ment Unit)和Jazelle扩充，灵活的分立的指令和数据高速双AHB接口，它是一种Jazelle使能可以综合的开放平台OS处理器核；④ARM968E- S是一种体积最小、功耗最低,在嵌入式实时应用中具有特定功能的微处理器。