arm9体系结构解析

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第3章 ARM9汇编指令系统

第三章
例如
例如： LDR R8，[R10] ；R8←[R10] LDRNE R2，[R5，#960]！；（有条件地） R2←[R5+960]，R5←R5+960 LDR R0，localdata ；加载一个字到R0寄存器，该字存于localdata所指地址处 STR R5，[R7]，#-8！；R5→[R7]，R7←R7-8 STRB R0，[R3，-R8 ASR #2] ；R0→[R3-R8/4]，存储R0的最低有效字节，R3和R8不变
其中：type 必须是下面所列的形式之一： SH 带符号半字（仅对LDR）； H 无符号半字； SB 带符号字节（仅对LDR）。 label 程序相对偏移表达式。偏移量必须是在当前指令的上下255字节范围内。 offset 加在Rn上的偏移量。其形式是下列两种之一： ① #expr 是取值范围为-255~+255的整数，经常是常量或常量表达式。 ② {-} Rm Rm是内含偏移量的寄存器，它不能是R15。
第三章
存储器访问指令（续）
（3）LDR和STR ----双字：加载/存储两个相邻的寄存器，64位双字。其句法有4种：
Op {cond} D Rd，[Rn] 零偏移 Op {cond} D Rd，[Rn，offset] {!} 前索引偏移 Op {cond} D Rd，label 程序相对偏移 Op {cond} D {T} Rd，[Rn]，offset 后索引偏移
第三章
存储器访问指令（续）
（1） SWP：在寄存器和存储器之间进行数据交换，其句法是： SWP {cond} {B} Rd，Rm，[Rn] 其中：B是可选后缀，若有B，则交换字节，否则交换字。该指令作用是数据从存储器加裁到Rd中，Rm中的内容存储到存储器，需交换数据存储单元的首地址在Rn中。在此，Rd和Rm可以相同，但Rn必须与Rd、Rm不同。

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。

ARM9寻址方式及指令集介绍

ARM9寻址方式及指令集介绍ARM9是一种32位精简指令集计算机（RISC）架构的微处理器。

在本文中，我们将介绍ARM9寻址方式和指令集的基本特点。

直接寻址是最简单的寻址方式，寻址单元根据操作码中给出的直接地址来访问内存。

例如，LDR指令将数据从内存中的特定地址加载到寄存器中。

直接寻址在寻址范围上有限制，因为地址是直接编码在指令中的。

间接寻址是通过一个保存数据的寄存器的地址来访问内存。

寄存器中的地址表示需要访问数据的内存地址。

例如，LDR指令可以使用R0寄存器中的地址来获取数据。

间接寻址使得程序可以动态地计算内存地址，提高了灵活性。

相对寻址是通过相对于当前指令地址的偏移量来访问内存。

偏移量在指令的操作码中给出，并且通常是一个8位或12位的整数。

相对寻址使得程序可以方便地访问位于当前指令之前或之后的内存位置。

基址寻址是通过一个基址寄存器和一个偏移量来访问内存，其中基址寄存器存储了起始地址，偏移量存储了与起始地址的相对位置。

例如，LDR指令可以使用R0寄存器作为基址寄存器，并使用R1作为偏移量。

基址寻址适用于访问数组或数据结构等连续的内存块。

核心寄存器寻址是指通过核心寄存器的内容来访问内存。

在ARM9架构中，核心寄存器包括程序计数器、堆栈指针和链接寄存器等。

这些寄存器具有特殊的寻址方式，允许对于特定的功能进行优化。

ARM9的指令集包括数据处理指令、分支和跳转指令、访存指令和特权指令等。

数据处理指令是最常用的指令类型，用于完成算术和逻辑操作。

例如，ADD指令将两个操作数相加，并将结果存储在目的寄存器中。

分支和跳转指令用于控制程序的流程。

例如，B指令可以根据条件跳转到指定的地址上。

访存指令用于读写内存和I/O端口。

例如，LDR指令可以将数据从内存加载到寄存器中，STR指令可以将寄存器中的数据存储到内存地址中。

特权指令用于进行特权级别的操作，例如，访问系统寄存器或控制外设。

这些指令一般只能由操作系统或系统软件使用。

基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现

基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现陈斌【摘要】随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高,IT行业取得了较大程度上的进步,为我国国民经济的发展以及人民生活水平的提高做出重要贡献。

尤其是近几年来,信息技术、网络技术飞速发展,IT领域不断发展与升级,在这种环境之下,嵌入式系统成为IT领域的重要焦点之一。

目前状况下,行业内存在着诸多的嵌入式系统,而在这些嵌入式系统当中,Linux最为受到青睐,这主要是因为Linux具有自身的强大优势,主要表现在三个方面,分别是元代码开放、功能强大一级级易于移植等。

就目前市场状况而言,ARM9系列的嵌入式微处理器已经成为嵌入式系统首选的处理器产品,本文就在此基础之上针对基于ARM9的嵌入式Linux应用开发平台的分析与实现进行有益探讨。

【期刊名称】《佳木斯职业学院学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】2页(P1-2)【关键词】嵌入式系统 ARM9 Linux应用开发平台文件系统【作者】陈斌【作者单位】铁岭师范高等专科学校【正文语种】中文【中图分类】TP316.811.嵌入式系统模型图1显示的主要是嵌入式系统的模型结构：如果从物理层面的角度对其进行一定程度上的分析，可以将嵌入式计算系统理解成一个专用的电子系统，一般情况下，这一专用的电子系统都处于一个非电子系统环境之下，且这一系统环境具有一定的复杂性。

至于这两种系统的关系，可以对其进行一定程度的抽象化处理，即具有复杂性的非电子系统是嵌入式系统的外部环境，我们将其称为被嵌入的系统。

就一般状况而言，整个系统之中所包含的嵌入式系统为多个，同时，嵌入式系统能够与外界进行直接的通信。

对于嵌入式系统而言，它能够提供一个专门的服务给被嵌入系统，这一服务主要表现为两个方面：一方面，这一服务可以表现为对外界输入的响应；另一方面，这一服务也可以是对被嵌入系统或者与之相邻的嵌入式系统数据的响应。

就如现代机电控制系统，对于这一系统而言，它是一种分布式的系统，在这种系统环境之下，各个处理单元都是通过网络进行一定程度上的连接的。

arm cortex-a9参数

arm cortex-a9参数ARM Cortex-A9是英国ARM公司设计的一款高性能处理器，属于ARM 的第9代应用处理器。

它在功耗和性能之间取得了良好的平衡，适用于广泛的应用领域。

Cortex-A9采用了一种叫做“超标量乱序执行”的架构，具有双发射乱序执行引擎和两个整数单元，使得它能够同时执行多条指令，提高了处理器的整体性能。

此外，Cortex-A9还具备了高度可配置的内部和外部总线接口，可与其他外设和存储器进行高效的数据交换。

Cortex-A9的主要特点之一是它的多核处理能力。

它支持双核和四核配置，可实现更高的处理性能和更好的多任务处理能力。

多核技术可以将任务分配给不同的核心进行处理，提高系统的响应速度和并行处理能力，适用于高性能计算、嵌入式系统、网络设备等领域。

在性能方面，Cortex-A9具备了高达2GHz的主频，并且支持NEON 技术，可以提供类似于SSE指令集的高级SIMD(Single Instruction Multiple Data)功能。

NEON技术能够在同一时钟周期内执行多个相同类型的数据操作，提高了图像处理、多媒体应用和信号处理等领域的运算效率。

Cortex-A9还支持硬件浮点运算，拥有一个32位浮点单元，可以加速浮点运算的执行。

这对于需要进行大量浮点运算的应用程序来说，如科学计算和图形处理等，具有重要的意义。

在功耗方面，Cortex-A9采用了低功耗设计，可以根据实际需要进行动态电压调整和频率调整，以实现更好的功耗控制。

这使得它在移动设备和嵌入式系统中得到了广泛应用，能够提供高性能的同时，延长设备的电池寿命。

总的来说，ARM Cortex-A9是一款高性能处理器，具有多核处理能力、高频率运算、NEON技术支持和低功耗设计等特点。

它适用于各种应用领域，如智能手机、平板电脑、网络设备和工业控制等。

随着技术的不断发展，Cortex-A9的性能还将进一步提升，为各种应用带来更好的体验和更高的效率。

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体系结构

2015/9/288源自ARM920T系统结构分析
ARM9TDMI处理器一个显著的特点是采用指令和数据分离访问的方式，即采用了指令缓存（I-Cache）和数据缓存（D-Cache）。这样可以把指令访问和数据访问单独安排1级流水线。
2015/9/28
9
ARM9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 ARM9采用了五级流水线，而ARM7采用的是三级流水线，ARM9增加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。五级流水线能够将各条指令处理分配到5个时钟周期内，在每个时钟周期内同时有5条指令在执行。在同样的加工工艺下，ARM9 TDMI处理器的时钟频率是ARM7 TDMI的2倍左右。（2）指令周期的改进指令周期的改进有助于处理器性能的提高。性能提高的幅度依赖于代码执行时指令的重叠。 ① load指令和store指令指令周期数改进最明显的是load指令和store指令。 ② 互锁(interlock)技术当指令需要的数据因为以前的指令没有执行完，将产生管道互锁。管
操作系统的保护模式指令或数据预取操作中止时的模式，该模式下实现虚拟存储器或存储器保护当执行未定义的指令时进入该模式响应普通中断时的处理模式
未定义模式 IRQ模式
Und Irq
FIQ模式
Fiq
响应快速中断时的处理模式
2015/9/28
21
处理器工作模式
ARM微处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通过外部中断或异常处理改变。大多数的应用程序运行在用户模式下，当处理器运行在用户模式下时，某些被保护的系统资源是不能被访问的。除用户模式以外，其余的6种模式称为非用户模式或特权模式；除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式，常用于处理中断或异常，以及访问受保护的系统资源等情况。

ARM9体系结构

• 从编程者角度看ARM9有两种工作状态，并且可相互切换
• ARM状态，处理执行32位的ARM指令字对齐
• Thumb状态，处理执行16位的Thumb指令半字对齐
如果在1K的存储空间中，可以放32条ARM指令，就可以放64条Thumb指令，因此在存放 Thunb指令时，代码密度高
处理器状态切换
▪将CPSR寄存器内容存入IRQ模式
的SPSR寄存器
程
序
▪置位I位（禁止IRQ中断）
▪清零T位（进入ARM状态）
▪设置MOD位，切换处理器模式至IRQ 模式
▪将下一条指令的地址存入IRQ模式的LR寄存器
寄存器
组
▪将跳转地址存入PC，实现跳转
图示进入异常过程
系统(用户)模式
简单的单周期指令，
软件完成简单的寻址模式，仅允许 LOAD 和 STORE指令存取内存，其它所有的操作都基于寄存器到寄存器
寄存器数目寄存器较少
寄存器较多
CISC VS RISC
ARM9TDMI
• Harvard架构
– 增加了可用的存储器宽度
指令存储器接口数据存储器接口
与User模式的运行环境一样但是它可以不受任何限制的访问任何资源该模式主要用于运行系统中的一些特权任务
FIQ模式 IRQ模式 Supervisor模式 Abort模式 Undefined模式
异常模式：主要是在外部中断或者程序执行非法操作时会触
发
ARM微处理器：寄存器
• ARM处理器有37个寄存器
哈佛结构
分开存储、独立编址、两倍带宽、执行效率更高
指令集系统
嵌入式微处理器的指令系统可采用精简指令集系统RISC（Reduced Instruction Set Computer）或复杂指令集系统CISC（Complex Instruction Set Computer）

ARM9系统的硬件设计

ARM9系统的硬件设计ARM9系统的硬件设计指的是基于ARM9内核的嵌入式系统的硬件组成和设计方法。

ARM9是英国ARM公司推出的第九代32位内核处理器，被广泛应用于移动设备、嵌入式系统、消费电子产品等领域。

下面将详细介绍ARM9系统的硬件设计内容。

一、ARM9系统硬件设计的基本原则1.系统性能和功耗平衡：硬件设计要充分考虑系统性能和功耗之间的平衡，尽量在不影响系统性能的情况下降低功耗。

2.硬件模块化设计：将整个系统划分为多个模块，每个模块负责特定的功能，便于维护和升级。

3.充分利用硬件资源：合理利用硬件资源，提高系统的性能和效率。

4.合理布局和连接：设计时应合理布局硬件组件和引脚连接，减少信号干扰和传输延迟。

5.异常处理：系统设计要考虑到异常情况的处理，保证系统的稳定性和可靠性。

二、ARM9系统硬件设计的基本组成1.处理器：ARM9内核的处理器是系统的核心部件，负责执行指令和控制系统运行。

2.存储器：包括RAM、ROM和闪存等，用于存储指令和数据，RAM用于存储工作数据，ROM和闪存用于存储软件和操作系统。

3.外设接口：包括串口、并口、USB接口等，用于与外部设备通信。

4.时钟和定时器：时钟提供系统的时序和时基，定时器用于定时和计数。

5.中断控制器：用于处理外部中断和异常，保证系统的正常运行。

6.显示控制器：用于控制和管理显示设备，如LCD显示屏。

7.输入输出设备：如触摸屏、键盘、鼠标等，用于用户与系统的交互。

8.电源管理：包括电源管理单元和电源管理软件，用于控制和管理系统的电源消耗。

三、ARM9系统硬件设计的关键技术1.PCB设计：根据系统需求和硬件组件的布局，设计合适的PCB板，保证信号传输的稳定和可靠。

2.时钟设计：根据系统需求设计合适的时钟方案，保证系统的协调和同步。

3.内存管理：根据系统的存储需求，选择适当的存储器类型和容量，合理划分存储区域。

4.性能优化：通过合理的硬件配置和系统参数调整，提高系统的运行速度和性能。

第三节ARM体系结构

SPSR_fiq
一般的通用寄存器
寄存器类别寄存器在汇编中的名称
用户
系统
R0(a1)
R1(a2)
R2(a3)其中R0～R7为
R3(a4)
未R分4(v1) 组的寄存器，也
通用寄存器和程序计数
器
就R是5(v2) 说对于任何处理 R6(v3)
器R模7(v4) 式，这些寄存器都对应于相同的32位 R8(v5)
管理 (svc) 操作系下统保访护问代码用户模系统式复位的和寄软件存中器断响就应比时进较入方此模式
中止 (abt) 未定义 (und)
用或于存支储便可持器虚保，以拟护而使内存且用和操这/ 作个在A系模RM统式7TD的访MI一问没有些一大用特些处权受任控务的支软持件硬仿资件真协源处。理器的未定义指令异常响应时进入此模式
各模式下实际访问的寄存器
用户
系统
管理
中止
未定义
RR00
在汇编语言中寄存
R1
器R0～R1３为保存数据
R2
或地址值的通用寄存器。
R3
它们是完全通用的寄存器， R4
不会被体系结构作为特殊
R5
用途，并且可用于任何使
R6
用通用寄存器的指令。
R7
R8
R9
R10
R11
R12
R13
RR1133__ssvc
R13_abt
SSPPSSRR__fifqiq
ARM状态各模式下可以访问的寄存器
寄存器类别寄存器在汇编中的名称
通用寄存器和程序计数器
状态寄存器
R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13(SP) R14(LR) R15(PC) CPSR SPSR

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。

ARM9嵌入式系统设计基础教程课程设计

ARM9嵌入式系统设计基础教程课程设计课程背景随着科技的发展和人们对生活质量要求的提高，嵌入式技术（Embedded System）在各行各业中得到了越来越广泛的应用。

嵌入式系统作为一种特殊的计算机系统，已经在家电、汽车、医疗、工业控制等领域崭露头角。

ARM9嵌入式系统是目前应用最广泛的一种嵌入式系统，其性能稳定、易于开发、兼容性强等优点让它成为众多企业和开发者的首要选择。

本课程以ARM9嵌入式系统为主要研究对象，旨在教授ARM9嵌入式系统设计基础知识，为学生提供嵌入式系统开发的技术支持和实践操作经验。

教学目标1.掌握ARM9嵌入式系统设计的基础知识，包括ARM体系结构、ARM处理器、电路设计等；2.学习嵌入式系统开发所需的编程语言和工具，包括C语言、汇编语言和keil MDK等；3.学习ARM9嵌入式系统中常用的外设，包括串口、SPI、I2C等；4.掌握基本的嵌入式系统开发流程和调试方法。

教学内容第一章 ARM体系结构1.ARM体系结构概述2.ARM的寄存器组织与功能3.ARM的指令系统4.ARM的异常处理第二章 ARM处理器1.ARM的微架构和流水线结构2.ARM的存储访问方式3.ARM的中断和异常处理4.ARM的外设接口和总线控制器第三章嵌入式系统开发工具1.keil MDK介绍2.C语言编程基础3.汇编语言编程基础4.嵌入式系统的调试方法第四章 ARM9嵌入式系统外设的设计和应用1.串口应用2.SPI应用3.I2C应用4.中断应用实验环节1.ARM9嵌入式系统的基本操作2.嵌入式系统空中升级功能设计3.基于keil MDK的ARM9单片机系统串口通信模块驱动程序设计4.基于keil MDK的ARM9单片机系统SPI通信模块驱动程序设计5.基于keil MDK的ARM9单片机系统I2C通信模块驱动程序设计实际效果学生通过本课程的学习和实践，在ARM9嵌入式系统设计方面获得了基本的理论知识和实践经验，能够独立完成基于ARM9嵌入式系统的嵌入式系统设计开发，为企业和个人发展奠定了扎实的技术基础。

Armv9核心A710、A715和A510微架构解读

Armv9核心A710、A715和A510微架构解读1、引言在上一篇文章“从A76到A78——在变化中学习Arm微架构”中，我们了解了Arm处理器微架构的基本组成，介绍了Armv8架构最后几代经典处理器架构。

现在，Arm公司已经在2021年3月推出了其最新的Armv9架构系列处理器，距上一代Armv8系列架构发布相隔了整整10年时间。

新一代的Armv9产品，不但会带来更强大的计算性能，在安全、AI等领域也带来了全新的设计。

可以说，Armv9系列继承了Armv8架构的优势，同时也为Arm公司的下一个十年拉开了帷幕。

本文将着重介绍基于Armv9架构的A710、A715、A510等处理器架构，让大家了解Armv9架构和Armv8架构的差异。

2、Arm的Cortex-X定制CPU计划在介绍Armv9系列前，我们先看一下ARM的Cortex-X定制CPU计划。

Cortex-X方案先于Armv9发布，在Arm发布A78时，同时也发布了Cortex-X1这一颗性能强大的CPU，后续大家习惯称之为超级大核。

从此，旗舰处理器的架构从4+4（4大+4小）逐步变成了1+3+4（1超大+3大+4小）架构。

Cortex-X计划不但带来了如X1这样的超级大核心设计，也允许厂商参与定制Cortex-X 系列的核心设计。

X系列超级大核心相比A系列大核心，拥有更大的芯片面积，同时支持更多的发射和解码能力，还增加了缓存和ROB空间等，图中Arm 宣称X1相比A78的性能提升超过30%。

后续计划专门写一篇文章介绍Cortex-X 的系列处理器。

3、64bit应用生态32bit和64bit应用兼容问题已经历经多年讨论，主流的苹果和安卓平台都明确表示要切换到64bit以提供更大的应用访问空间和支持处理器的最新特性。

苹果公司在2017年的iOS11中就强制要求开发者切换到64bit应用，谷歌公司则要求安卓开发者在2021年将上传的应用完全切换到64bit。

arm内核全解析_arm内核体系结构分类介绍

arm内核全解析_arm内核体系结构分类介绍ARM处理器是英国Acor n有限公司设计的低功耗成本的第一款RISC微处理器。

全称为Ad vanced 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。

ARM内核特点ARM处理器为RISC芯片，其简单的结构使ARM内核非常小，这使得器件的功耗也非常低。

它具有经典RISC的特点：* 大的、统一的寄存器文件；* 简单的寻址模式；* 统一和固定长度的指令域，3地址指令格式，简化了指令的译码。

编译开销大，尽可能优化，采用三地址指令格式、较多寄存器和对称的指令格式便于生成优化代码；* 单周期操作，ARM指令系统中的指令只需要执行简单的和基本的操作，因此其执行过程在一个机器周期内完成；* 固定的32位长度指令，指令格式固定为32位长度，这样使指令译码结构简单，效率提高；* 采用指令流水线技术。

ARM内核体系结构ARM架构自诞生至今，已经发生了很大的演变，至今已定义了7种不同的版本：V1版架构：该架构只在原型机ARM1出现过，其基本性能包括基本的数据处理指令（无乘法）、字节、半字和字的Load/Store指令、转移指令，包括子程序调用及链接指令、软件中断指令、寻址空间64MB。

V2版架构：该版架构对V1版进行了扩展，如ARM2与ARM3（V2a版）架构，增加的功能包括乘法和乘加指令、支持协处理器操作指令、快速中断模式、SWP/SWPB的最基本存储器与寄存器交换指令、寻址空间64MB。

V3版架构：该版对ARM体系结构作了较大的改动，把寻址空间增至32位（4G B），增加了当前程序状态寄存器CPSR和程序状态保存寄存器 SPSR以便于异常处理。

增加了中止和未定义2种处理器模式。

ARM6就采用该版结构。

指令集变化包括增加了M RS/MSR指令，以访问新增的CPSR /SPSR寄存器、增加了从异常处理返回的指令功能。

arm9嵌入式系统组成结构

arm9嵌入式系统组成结构系统架构如下图所示。

一目标硬件平台简介目标板采用 FriendlyARM公司的 QQ2440V3开发板，其主要硬件资源如下：CPU处理器：Samsung S3C2440A，主频 400MHz，最高 533Mhz。

SDRAM内存：在板64M的SDRAM、32bit数据总线、SDRAM时钟频率高达 100MHz。

FLASH存储：在板 64M Nand Flash，掉电非易失，用于存储 linux内核及文件系统。

在板 2M Nor Flash，掉电非易失，保存 bootloader。

接口和资源：1个 IOM 以太网 RJ一45接口(采用 CS8900网络芯片 J1个 USB Host1个 SD卡存储接 El1路立体声音频输出接口，一路麦克风接口；1个 2．0mm间距 20针标准 JTAG接口1个 I2C总线 AT24C08芯片，用于 12C总线测试系统时钟源：12M无源晶振。

实时时钟：内部实时时钟(带后备锂电池 )。

软件资源方面。

该开发板提供移植好的 bootloader(vivi】和 linux系统。

本文采用的交叉编译器为：arnl—linux—gcc一3．4．1编译内核使用；alTll—linux—gcc一2．95．3编译 vivi用：yaffs文件系统映象制作工具 mkyaffsimage。

其中，应用程序使用 3．4．1或 2．95．3均可。

二、嵌入式 web服务器 BOA的移植、配置目前，应用较多的嵌入式web服务器有 httpd、thttpd、BOA等，就众多选择而言，BOA不但支持一般的静态页面，还支持认证和 CGI。

其中认证机制显著提高系统的安全性，而 CGI程序是实现动态页面的主要手段，通过 CGI程序，就可以启动新进程，操作硬件资源以及访问数据库。

三、CGI编程规范CGI全称是“公共网关接口”(Comnlon Gateway Interface)。

是一种 web 服务器浏览进行“交谈”的一种工具。

ARM9体系结构

2.1.3 ARM指令系统版本(2)
二、版本2（v2）仍是26位寻址空间，在v1的基础上增加的内容有： • 乘法和乘法加指令 • 支持协处理器 • 快速中断模式中的分组寄存器 • 交换式加载/存储指令。三、版本3（v3）将寻址范围扩展到32位，但兼容26位寻址。在v2的基础上增加的内容有： • 设置了专用的当前程序状态寄存器CPSR、增加了程序状态保存寄存器 • 增加了中止异常和未定义指令异常两种处理器模式 • 增加了访问CPSR、SPSR的指令MRS和MSR • 修改了异常返回指令的功能
嵌入式系统讲义
第2章 ARM9体系结构
张志斌
2013.3
第2章 ARM9体系结构
主要内容
2.1 ARM处理器简介 2.2 ARM9结构 2.3 ARM数据类型和存储格式 2.4 处理器状态和工作模式 2.5 ARM寄存器 2.6 ARM异常 2.7 ARM调试接口
2.1 ARM处理器简介
2.1.1 ARM公司简介

支持Thumb指令的ARM体系版本，一般加目前Thumb指令集有以下两个版本：Thumb
指令集版本1，此版本作为ARM体系版本4的T变种；
Thumb指令集版本2，此版本作为ARM体系版本5的T变
种。
与版本1相比，Thumb指令集的版本2具有以下特点：
通过增加新的指令和对已有指令的修改，来提高ARM指令和Thumb指令混合使用时的效率。
2.1.4 ARM系列处理器简介(3)
表2-1 ARM7系列产品
项目 Cache Memory
指令
型号
(Ins/Data) Mgt Bus Thumb DSP Jazelle 版本
ARM7TDMI No

ARM9常识知识的笔记

ARM处理器特点：1支持Thumb和ARM双指令集，能很好地兼容8位/16位器件。

Thumb指令集比通常的8位和16位CISC／RISC处理器具有更好代码密度。

2指令采用的３级、５级流水技术。

4支持大端格式和小端格式两种方法存储数据。

5支持字节、半字、和字这3种数据类型。

6 体积小，成本低，性能高ARM工作状态：1、３２位ARM状态、2、１６位Thumb状态ARM处理器七种运行模式：用户、快中断、中断、管理、（指令预取）中止、系统和未定义（除用户模式外，其余6种模式称为非用户模式，或特权模式；除去用户模式和系统模式外，其余5种模式又称为异常模式）。

R13为堆栈指针SP，R14为链接寄存器LR，R15为程序计数器PC，R16状态寄存器CPSR ARM（嵌入式）系统（从模块结构上看）三大组成部分：硬件、软件、开发平台。

嵌入式系统概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

嵌入式开发环境主要组件：●宿主机●目标机●基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器ICE●运行于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发工具链或软件开发环境●嵌入式操作系统常见的嵌入式系统：移动电话、数码照相机、MP4、数字电视的机顶盒、微波炉、汽车内部的喷油控制系统、防抱死制动系统。

4种电源管理模式：1正常模式：正常运行模式2慢速模式：不加PLL的低时钟频率模式3空闲模式：只停止CPU的时钟4掉电模式：切断所有外设和内核的电源RAM＝SRAM＋DRAM边界对齐方式：字对齐、半字对齐、字节对齐名词解释：ROM：Read Only Memory是只能读出事先所存的数据的固态半导体存储器，其特性是一旦存储资料就无法改变或删除。

ARM：Advanced RISC Machines先进精简指令集。

ARM公司1991年成立于英国剑桥，是专门从事基于RISC技术芯片设计开发公司，主要出售芯片设计技术的授权。