ARMv7-A指令集、架構(gòu)與處理器概述

ARM公司與芯片

ARM公司是一家知識產(chǎn)權(quán)（IP）供應(yīng)商，它與一般的半導(dǎo)體公司最大的不同就是它不制造芯片并且不向終端用戶出售芯片，而是通過轉(zhuǎn)讓設(shè)計方案，由合作伙伴生產(chǎn)出各具特色的芯片。ARM公司利用這種雙贏的伙伴關(guān)系迅速成為了全球性RISC微處理器標(biāo)準(zhǔn)的締造者。這種模式也給用戶帶來了巨大的好處，因為用戶只需要掌握一種ARM內(nèi)核結(jié)構(gòu)及其開發(fā)手段，就能夠使用多家公司相同ARM內(nèi)核的芯片。

ARM處理器在性能，成本與功耗之間的平衡，是ARM處理器的亮點。在智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、平板電腦、多媒體數(shù)字、汽車電子、醫(yī)療電子等領(lǐng)域ARM處理器具有統(tǒng)治地位。

指令集、架構(gòu)與處理器

ARM體系結(jié)構(gòu)是一種硬件規(guī)范，主要用來約定指令集、芯片內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)（如MMU、Cache）等。

指令集是處理器使用的指令編碼方式，ARM指令集的命名方式為ARMv+version，目前是ARMv1～ARMv9，數(shù)字越大表示指令集越先進(jìn)。

下面列舉一些指令集應(yīng)用到具體處理器的例子。

ARMv4和ARMv4T指令集主要在ARM7TDMI、ARM920T和StrongARM這些處理器中使用。

ARMv5指令集主要在ARM926EJ-S、ARM946E-S和XScale這些處理器中使用。

ARMv6指令集主要在ARM1136J-S、ARM1176JZ-S和ARM1156T2-S這些處理器中使用。

ARMv6-M指令集主要在Cortex-M0和Cortex-M1這些處理器中使用。

ARMv7-A指令集主要在Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A12和Cortex-A15這些處理器中使用。

ARMv7-R指令集主要在Cortex-R4、Cortex-R5和Cortex-R7這些處理器中使用。

ARMv7-M指令集主要在Cortex-M3和Cortex-M4這些處理器中使用。

架構(gòu)主要是指某一個處理器所使用的具體指令集。在大部分場合，架構(gòu)等于指令集。比如說i.MX 6ULL處理器是基于ARMv7-A架構(gòu)的，也就是說i.MX 6ULL處理器使用的是ARMv7-A指令集。

基于ARMv7-A的處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

ARMv7-A采用的是32位結(jié)構(gòu)，因此其核心寄存器也是32位寬。

基于ARMv7-A實現(xiàn)的處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)描述如下：

處理器核心：有單核和多核之分，對稱多核應(yīng)用比較廣泛，通常每個核心會包含L1 I-Cache、L1 D-Cache，可選的浮點單元，可選的NEON，MMU等。

中斷控制器：GIC。

系統(tǒng)總線：處理器核心通過系統(tǒng)總線與外設(shè)控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

時鐘系統(tǒng)；

電源管理系統(tǒng)；

復(fù)位系統(tǒng)；

調(diào)試系統(tǒng)。

基于ARMv7-A指令集實現(xiàn)的Cortex-A5處理器的結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：

審核編輯：劉清