智能手机CPU的ARM(Advanced RISC Machines)微处理器

2026/4/27 18:44:27

ARM(Advanced RISC Machines)是微处理器行业的一家知名企业,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。技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。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将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商,每个厂商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务。利用这种合伙关系,ARM很快成为许多全球性RISC标准的缔造者。

目前,总共有30家半导体公司与ARM签订了硬件技术使用许可协议,其中包括Intel、IBM、LG半导体、NEC、SONY、菲利浦和国民半导体这样的大公司。至于软件系统的合伙人,则包括微软、升阳和MRI等一系列知名公司。

ARM架构是面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。

ARM 即Advanced RISC Machines的缩写,既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。

1985年4月26日,第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生,由美国加州SanJoseVLSI技术公司制造。

20世纪80年代后期,ARM很快开发成Acorn的台式机产品,形成英国的计算机教育基础。

1990年成立了Advanced RISC Machines Limited(后来简称为ARM Limited,ARM公司)。20世纪90年代,ARM 32位嵌入式RISC(Reduced lnstruction Set Computer)处理器扩展到世界范围,占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。ARM公司既不生产芯片也不销售芯片,它只出售芯片技术授权。 [编辑本段]ARM的学习和开发都需要学习哪些软件 总结起来最主要的有以下几个吧 1 ADS调试用

确切的说是ADS+AXD。ADS里包含AXD。原来都用SDT后来ARM公司停止对SDT支持了,改支持ADS了,还是用ADS吧。

有的人的程序发布的仍然是SDT版本的,但基本都可以找到相应ADS的,新人在这里不要发蒙。ADS是编译器,AXD是调试器。编译成AXF以后再在ARM的RAM里调试。 2 FLASHPGM

FLASH烧写的软件。AXF在RAM里调试,掉电就没有了,方便程序修改。调试好的程序再下到FLASH里,上电直接运行。

同类的软件还有很多,什么FLUTED了、FLSHP了都是,但FLASHPGM最好,要是有人还问FLASH不支持BIN格式文件的问题就要看我写的FLASHPGM使用了。 3 BANYANT调试代理(不知道名对不,起这么个难记的,我一般都叫它“半羊”因为知道它那几天刚吃了烤羊)

调试代理就是用它帮你使用更简单的JTAG(便宜啊)来实现原本1K才卖的JTAG仿真器的大部分功能。JTAG调试原理看我另一篇笔记。简单的就可以把他理解为你自己做的JTAG的驱动就行了。

调试代理还有很多种,什么H-JTAG了、ARM7了(不知道具体叫什么,就记得可执行文件叫ARM7.EXE)都是,BANYANT比较好。

需要注意的是,每种调试代理安装方法虽然都简单但都不一样,需要看说明。而且AXD调试之前都要运行。省钱了,就别怕麻烦了。 4 ARM-ELF-TOOLS工具链

里面是UCLINUX开发用的工具比如ARM-ELF-GCC只类的。工具链就是把很多工具打包在一起发布的方便你开发的东西。具体安装方法看我另一篇笔记。 另外如果你开发LINUX就要用ARM-LINUX-TOOLS,不一样,不通用。 5 U-BOOT

大名鼎鼎的BOOTLOADER生成工具,同类的好象还有VIVI(名字很暧昧~~) 生成的BOOTLOADER烧到FLASH里,然后就可以用BOOTLOADER下载 烧写其他了

有了BOOTLOADER才能下UCLINUX。BOOTLOADER就像电脑上的BIOS。当然UCOS的不用这个,用什么我不知道:)

最新版本是1.1.4 具体使用方法看我另一篇笔记吧。 6 UCLINUX包

UCLINUX的源码包,不用多说了吧?建议大家用现成的先体会一下,然后再自己编译,裁剪。因为单独UCLINUX的编辑技术上比较简单,但涉及的方面还是比较广的。 7 VMWARE

老牌的虚拟机软件,在一个机器上虚拟出一个机器装LINUX(PC上用的),省得你来回开关机了。记得装VMWARE-TOOLS,安装方法在我另一篇笔记里。 8 source insight 代码编辑工具 linux下使用kscope [编辑本段]ARM公司简介

1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。目前,采用 ARM技术知识产权( IP )核的微处理器,即我们通常所说的 ARM 微处理器,已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场,基于 ARM 技术的微处理器应用约占据了 32 位 RISC 微处理器 75 %以上的市场份额, ARM 技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。

ARM 公司是专门从事基于 RISC 技术芯片设计开发的公司,作为知识产权供应商,本身不直接从事芯片生产,靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片,世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的 ARM 微处理器核,根据各自不同的应用领域,加入适当的外围电路,从而形成自己的 ARM 微处理器芯片进入市场。目前,全世界有几十家大的半导体公司都使用 ARM 公司的授权,因此既使得 ARM 技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持,又使整个系统成本降低,使产品更容易进入市场被消费者所接受,更具有竞争力。

ARM处理器的三大特点是:耗电少功能强、16位/32位双指令集和众多合作伙伴。 ARM商品模式的强大之处在于它在世界范围有超过100个的合作伙伴(Partners)。ARM 是设计公司,本身不生产芯片。采用转让许可证制度,由合作伙伴生产芯片。 当前ARM体系结构的扩充包括:

·Thumb 16位指令集,为了改善代码密度; ·DSP DSP应用的算术运算指令集; ·Jazeller 允许直接执行Java字节码。 ARM处理器系列提供的解决方案有: ·无线、消费类电子和图像应用的开放平台; ·存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统; ·智能卡和SIM卡的安全应用。

ARM处理器本身是32位设计,但也配备16位指令集。一般来讲存储器比等价32位代码节省达35%,然而保留了32位系统的所有优势。ARM的Jazelle技术使Java加速得到比基于软件的Java虚拟机(JVM)高得多的性能,和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力,提高了性能和灵活性。ARM还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试,它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核(ETMS)系列。 [编辑本段]内核种类

家族 架构 内核 特色 高速缓存 (I/D)/MMU 常规 MIPS 于 MHz 应用 ARM1 ARMv1 ARM1 无

ARM2 ARMv2 ARM2 Architecture 2 加入了MUL(乘法)指令 无 4 MIPS @ 8MHz Acorn Archimedes,Chessmachine

ARMv2a ARM250 Integrated (完整的)MEMC (MMU),图像与IO处理器。Architecture 2a 加入了SWP和SWPB(置换)指令。 无,MEMC1a 7 MIPS @ 12MHz Acorn Archimedes ARM3 ARMv2a ARM2a 首次在ARM架构上使用处理器高速缓存 均为4K 12 MIPS @ 25MHz Acorn Archimedes

ARM6 ARMv3 ARM610 v3 架构首创支援寻址32位的内存(针对26位) 均为4K 28 MIPS @ 33MHz Acorn Risc PC 600,Apple Newton

ARM7TDMI ARMv4T ARM7TDMI(-S) 三级流水线 无 15 MIPS @ 16.8 MHz Game Boy Advance,Nintendo DS,iPod

ARM710T 均为8KB, MMU 36 MIPS @ 40 MHz Acorn Risc PC 700,Psion 5 series,Apple eMate 300

ARM720T 均为8KB, MMU 60 MIPS @ 59.8 MHz Zipit ARM740T MPU

ARMv5TEJ ARM7EJ-S Jazelle DBX 无 ARM9TDMI ARMv4T ARM9TDMI 五级流水线 无

ARM920T 16KB/16KB, MMU 200 MIPS @ 180 MHz Armadillo,GP32,GP2X(第一颗内核), Tapwave Zodiac(Motorola i. MX1) ARM922T 8KB/8KB, MMU

ARM940T 4KB/4KB, MPU GP2X(第二颗内核)

ARM9E ARMv5TE ARM946E-S 可变动,tightly coupled memories, MPU Nintendo DS,Nokia N-GageConexant 802.11 chips

ARM966E-S 无高速缓存,TCMs ST Micro STR91xF,包含Ethernet [2]

ARM968E-S 无高速缓存,TCMs

ARMv5TEJ ARM926EJ-S Jazelle DBX 可变动,TCMs, MMU 220 MIPS @ 200 MHz 移动电话:Sony Ericsson(K, W系列),Siemens 和 Benq(x65 系列和新版的) ARMv5TE ARM996HS 无振荡器处理器 无高速缓存,TCMs, MPU ARM10E ARMv5TE ARM1020E (VFP),六级流水线 32KB/32KB, MMU ARM1022E (VFP) 16KB/16KB, MMU

ARMv5TEJ ARM1026EJ-S Jazelle DBX 可变动,MMU or MPU XScale ARMv5TE 80200/IOP310/IOP315 I/O处理器 80219 400/600MHz Thecus N2100

IOP321 600 BogoMips @ 600 MHz Iyonix

IOP33x

IOP34x 1-2核,RAID加速器 32K/32K L1, 512K L2, MMU PXA210/PXA250 应用处理器,七级流水线 Zaurus SL-5600

PXA255 32KB/32KB, MMU 400 BogoMips @ 400 MHz Gumstix,Palm Tungsten E2 PXA26x 可达 400 MHz Palm Tungsten T3 PXA27x 800 MIPS @ 624 MHz

HTC Universal, Zaurus SL-C1000,3000,3100,3200, Dell Axim x30, x50,和 x51 系列 PXA800(E)F

Monahans 1000 MIPS @ 1.25 GHz

PXA900 Blackberry 8700, Blackberry Pearl (8100) IXC1100 Control Plane Processor IXP2400/IXP2800 IXP2850

IXP2325/IXP2350 IXP42x NSLU2 IXP460/IXP465

ARM11 ARMv6 ARM1136J(F)-S SIMD, Jazelle DBX, (VFP),八级流水线 可变动,MMU ?? @ 532-665MHz (i.MX31 SoC) Nokia N93,Zune,Nokia N800

ARMv6T2 ARM1156T2(F)-S SIMD, Thumb-2, (VFP),九级流水线 可变动,MPU ARMv6KZ ARM1176JZ(F)-S SIMD, Jazelle DBX, (VFP) 可变动,MMU+TrustZone ARMv6K ARM11 MPCore 1-4核对称多处理器,SIMD, Jazelle DBX, (VFP) 可变动,MMU

Cortex ARMv7-A Cortex-A8 Application profile, VFP, NEON, Jazelle RCT, Thumb-2,

13-stage pipeline 可变动 (L1+L2), MMU+TrustZone up to 2000(2.0 DMIPS/MHz 从600 MHz到超过1 GHz的速度) Texas Instruments OMAP3

ARMv7-R Cortex-R4(F) Embedded profile, (FPU) 可变动高速缓存,MMU可选配 600 DMIPS Broadcom is a user

ARMv7-M Cortex-M3 Microcontroller profile 无高速缓存,(MPU) 120 DMIPS @ 100MHz Luminary Micro[3] 微控制器家族 设计文件

设计文件讲求精简又快速的设计方式,整体电路化却又不采用微码,就像早期使用在Acorn微电脑的8位6502处理器。 ARM架构包含了下述RISC特性:

读取/储存 架构不支援地址不对齐内存存取(ARMv6内核现已支援)正交指令集(任意存取指令可以任意的寻址方式存取数据Orthogonal instruction set)大量的16 × 32-bit 寄存器阵列(register file)固定的32 bits 操作码(opcode)长度,降低编码数量所产生的耗费,减轻解码和流水线化的负担。大多均为一个CPU周期执行。为了补强这种简单的设计方式,相较于同时期的处理器如Intel 80286和Motorola 68020,还多加了一些特殊设计:


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