第8章 ARM RISC架构微处理器PPT课件
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主要应用在：消费电子、图象处理、无线通信；工业 自动化控制、网络应用的嵌入式实时系统；智能卡等 应用。
3、ARM处理器的分类 ARM系列有5个系列，每种ARM系列的体系结构都有
一些演变。通常将某些特殊功能的ARM体系称为它的 某种变种（Variant)，如：支持Thumb指令集的ARM体 系称为T变种。主要有：T变种、M变种、E变种、J变 种和SIMD变种。 从应用上分类：用于开放平台的内核和用于实时操作 系统的内核。 ARM体系结构命名的规则（p115)：
第八章 ARM RISC架构微处理器
一、ARM（教材P113) 1、概述 ARM网站： ARM7 Thumb嵌入式系统微处理器系列 ;
15.11.2020
2、ARM处理器的特点及应用
特点主要有：体积小、功耗低、成本低性能高；16位/32位双指 令集；多合作厂家。推出的新的ARM体系结构在三方面扩充： Thumb指令，用以减小代码占的存储单元；DSP指令集； Jazeller用于执行Java。
四、基于ARM核芯片选择 从应用的角度，介绍ARM选择的一般原则。 （1）、MMU （2）、USB接口 （3）、GPIO数量 （4）、中断控制器 （5）、I2S音频接口 （6）、nWAIT信号 （7）、RTC
2、 Xscale微处理器应用产品开发 Intel公司提出个人网络客户端架构（Intel Personal
Internet Client Architecture-PCA）是一个符合信息家电特 性的个人数字化产品。主要由三个组件组成。 Xscale微处理器具有与ARM RISC微处理器兼容的程序执行核心， 内部拥有ARM V.5TE兼容指令集，也可以使用16位ARM Thumb指 令集，另外还有集成性的DSP指令集。程序开发人员可以使用 简单的ARM RISC开发技术，
二、Intel公司Xscale架构微处理器
1、Xscale微处理器硬件架构 MCU与DSP相结合是非常先进的概念，Intel公司也紧随TI公司
推出了新一代嵌入式系统平台Xscale。此平台是StrongARM嵌入 式微处理器的第二代产品。与StrongARM相比，Xscale有更好的 数据处理效率，具有更低的功率消耗以及更强大的周边集成能 力。Xscale是根据ARM公司ARM V5TE核来设计的，但Xscale并不 包含ARM中所拥有的浮点运算硬件电路，Xscale只拥有整数运算 线路架构。 Xscale除了具有ARM RISC微处理器外，还具有协微处理器接口， 可以直接扩充DSP微处理器。Intel公司与Analog Devices共同 研发数字信号处理基带电路。Intel公司把Xscale微处理器、 DSP与基带处理芯片和闪存结合成个人通信装置的完整解决方案。
15.11.2020
三、带ARM内核的嵌入式处理器芯片
合作的公司很多，如：Ericsson获得ARM处理器授权，用于蓝 牙和快速以太网接入；Motorola的PowerPC、M.core和 ColdFire 32位嵌入式处理器加入ARM产品，另外NS、ST、 Atmel、三星等公司的ARM产品。教材从p122~134列出了几个 大公司的带ARM内核的芯片。
15.11.2020
15.11.20Biblioteka 015.11.202015.11.2020
15.11.2020
4、ARM处理器硬件结构特点 (1)、ARM7TDMI核的外围硬件接口信号如图5-5所示
15.11.2020
15.11.2020
ARM7TDMI名称的具体含义： ARM7 32位ARM体系结构4T版本； T Thumb 16位压缩指令集； D 支持片上Debug，允许处理器响应调试请求暂停 M 支持长乘指令 I EmbeddedICE硬件，支持片上断点和调试点。 每组信号的作用： 1）、存储器接口 2）、MMU接口:主要进行存储器区域的访问控制 3）、总线控制 4）、时钟控制 5）、状态输出、配置、中断、初始化、Debug接口 165.1）1.20、20 协处理器接口、电源、JTAG接口、边界扫描
StrongARM处理器核
5级流水线
（4）、SecurCore系列核
提供了对安全解决方案的支持，主要特性有：
带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的 安全；采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测； 可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。主要用 1在5.11：.202电0 子商务、网络和认证系统、电子银行等。
方面有改善，即：提高时钟频率（提高流水线为6级， 指令译码级是处理器逻辑中唯一不能充分流水线化以 支持高速时钟的部分，所以在这增加了一级）和降低 CPI
15.11.2020
（3）、Xscale和StrongARM系列核
Xscale处理器是StrongARM处理速度的2倍。主要的内 部结构是：32KB数据、指令Cach、微小数据Cach增 加到2KB；超级流水线结构增加到7级；乘法/加法器和 特定的DSP型协处理器CP0，主要是对多媒体技术的 支持；动态电源管理。
（2）、ARM9核的特点 与ARM7（只有3级流水线）相比有5级的流水线，采
用指令和数据存储器分开的Harvard体系结构。在相同 的工艺下，ARM9TDMI的性能是ARM7TDMI的2倍。 还有：全性能的MMU、指令和数据Cache、高速 AMBA等
15.11.2020
（3）、ARM10核 ARM10TDMI的性能近似是ARM9TDMI的2倍。在两个
15.11.2020
Xscale微处理器的工作频率最高达1GHz，这主要是Intel公司在 Xscale微处理器中采用了Pentium 3微处理器中的超级流水线 技术。这样，在1.75w功率消耗下，工作频率可以达1270MIPS。
在功耗方面， Xscale有功率管理单元，使得工作频率随着需 求作出弹性变化，比如说，在功耗达50MW时， Xscale的工作 频率会降低到200MHz。
3、ARM处理器的分类 ARM系列有5个系列，每种ARM系列的体系结构都有
一些演变。通常将某些特殊功能的ARM体系称为它的 某种变种（Variant)，如：支持Thumb指令集的ARM体 系称为T变种。主要有：T变种、M变种、E变种、J变 种和SIMD变种。 从应用上分类：用于开放平台的内核和用于实时操作 系统的内核。 ARM体系结构命名的规则（p115)：
第八章 ARM RISC架构微处理器
一、ARM（教材P113) 1、概述 ARM网站： ARM7 Thumb嵌入式系统微处理器系列 ;
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2、ARM处理器的特点及应用
特点主要有：体积小、功耗低、成本低性能高；16位/32位双指 令集；多合作厂家。推出的新的ARM体系结构在三方面扩充： Thumb指令，用以减小代码占的存储单元；DSP指令集； Jazeller用于执行Java。
四、基于ARM核芯片选择 从应用的角度，介绍ARM选择的一般原则。 （1）、MMU （2）、USB接口 （3）、GPIO数量 （4）、中断控制器 （5）、I2S音频接口 （6）、nWAIT信号 （7）、RTC
2、 Xscale微处理器应用产品开发 Intel公司提出个人网络客户端架构（Intel Personal
Internet Client Architecture-PCA）是一个符合信息家电特 性的个人数字化产品。主要由三个组件组成。 Xscale微处理器具有与ARM RISC微处理器兼容的程序执行核心， 内部拥有ARM V.5TE兼容指令集，也可以使用16位ARM Thumb指 令集，另外还有集成性的DSP指令集。程序开发人员可以使用 简单的ARM RISC开发技术，
二、Intel公司Xscale架构微处理器
1、Xscale微处理器硬件架构 MCU与DSP相结合是非常先进的概念，Intel公司也紧随TI公司
推出了新一代嵌入式系统平台Xscale。此平台是StrongARM嵌入 式微处理器的第二代产品。与StrongARM相比，Xscale有更好的 数据处理效率，具有更低的功率消耗以及更强大的周边集成能 力。Xscale是根据ARM公司ARM V5TE核来设计的，但Xscale并不 包含ARM中所拥有的浮点运算硬件电路，Xscale只拥有整数运算 线路架构。 Xscale除了具有ARM RISC微处理器外，还具有协微处理器接口， 可以直接扩充DSP微处理器。Intel公司与Analog Devices共同 研发数字信号处理基带电路。Intel公司把Xscale微处理器、 DSP与基带处理芯片和闪存结合成个人通信装置的完整解决方案。
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三、带ARM内核的嵌入式处理器芯片
合作的公司很多，如：Ericsson获得ARM处理器授权，用于蓝 牙和快速以太网接入；Motorola的PowerPC、M.core和 ColdFire 32位嵌入式处理器加入ARM产品，另外NS、ST、 Atmel、三星等公司的ARM产品。教材从p122~134列出了几个 大公司的带ARM内核的芯片。
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4、ARM处理器硬件结构特点 (1)、ARM7TDMI核的外围硬件接口信号如图5-5所示
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ARM7TDMI名称的具体含义： ARM7 32位ARM体系结构4T版本； T Thumb 16位压缩指令集； D 支持片上Debug，允许处理器响应调试请求暂停 M 支持长乘指令 I EmbeddedICE硬件，支持片上断点和调试点。 每组信号的作用： 1）、存储器接口 2）、MMU接口:主要进行存储器区域的访问控制 3）、总线控制 4）、时钟控制 5）、状态输出、配置、中断、初始化、Debug接口 165.1）1.20、20 协处理器接口、电源、JTAG接口、边界扫描
StrongARM处理器核
5级流水线
（4）、SecurCore系列核
提供了对安全解决方案的支持，主要特性有：
带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的 安全；采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测； 可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。主要用 1在5.11：.202电0 子商务、网络和认证系统、电子银行等。
方面有改善，即：提高时钟频率（提高流水线为6级， 指令译码级是处理器逻辑中唯一不能充分流水线化以 支持高速时钟的部分，所以在这增加了一级）和降低 CPI
15.11.2020
（3）、Xscale和StrongARM系列核
Xscale处理器是StrongARM处理速度的2倍。主要的内 部结构是：32KB数据、指令Cach、微小数据Cach增 加到2KB；超级流水线结构增加到7级；乘法/加法器和 特定的DSP型协处理器CP0，主要是对多媒体技术的 支持；动态电源管理。
（2）、ARM9核的特点 与ARM7（只有3级流水线）相比有5级的流水线，采
用指令和数据存储器分开的Harvard体系结构。在相同 的工艺下，ARM9TDMI的性能是ARM7TDMI的2倍。 还有：全性能的MMU、指令和数据Cache、高速 AMBA等
15.11.2020
（3）、ARM10核 ARM10TDMI的性能近似是ARM9TDMI的2倍。在两个
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Xscale微处理器的工作频率最高达1GHz，这主要是Intel公司在 Xscale微处理器中采用了Pentium 3微处理器中的超级流水线 技术。这样，在1.75w功率消耗下，工作频率可以达1270MIPS。
在功耗方面， Xscale有功率管理单元，使得工作频率随着需 求作出弹性变化，比如说，在功耗达50MW时， Xscale的工作 频率会降低到200MHz。