指令集架構(gòu)和處理器系列命名規(guī)則

ARM 架構(gòu)是構(gòu)建每個(gè) ARM 處理器的基礎(chǔ)。ARM 架構(gòu)隨著時(shí)間的推移不斷發(fā)展，其中包含的架構(gòu)功能可滿足不斷增長的新功能、高性能需求以及新興市場的需要。

可以先來看一張簡圖：

可見：架構(gòu)的命名比較規(guī)則從ARMv1到ARMv8，數(shù)字越大越先進(jìn)。x（variants） 分成四個(gè)組成部分：

ARMv -- 固定字符，即ARM Version

n -- 指令集版本號(hào)。迄今為之，ARM架構(gòu)版本發(fā)布了8個(gè)系列，所以n=[1:8]。其中最新的版本是第8版，具體看ARM官方網(wǎng)站。

variants -- 變種。

x（variants）-- 排除x后指定的變種

但是處理器系列的命名就比較混亂了，因此接下來以架構(gòu)的順序來介紹ARM的歷史：

(1)ARMv1、ARMv2 這兩代沒有做CPU，沒有商業(yè)化;

(2)ARMv3 對(duì)應(yīng)的 CPU 是 ARM6，它作為IP核、獨(dú)立的處理器、具有片上高速緩存、MMU和寫緩沖的集成CPU;

(3)ARMv4 首次增加 Thumb 指令集：

有符號(hào)和無符號(hào)的半字讀取和寫入指令。帶符號(hào)的字節(jié)讀取和寫入指令。

增加了處理器的系統(tǒng)模式（特權(quán)模式）。在該模式下，使用的是用戶模式下的寄存器。

為結(jié)構(gòu)定義的操作預(yù)留一些SWI（軟中斷指令）空間

ARMv4和ARMv4T結(jié)構(gòu)的處理器得到了廣泛的應(yīng)用。SA-110、SA-1110等是基于ARMv4的；

對(duì)應(yīng)的 CPU 有：ARM7TDMI、ARM720T、 ARM9TDMI、ARM940T、ARM920T、Intel的StrongARM等是基于ARMv4T版本。

(4)ARMv5 包括v5TE和v5TEJ，v5TE在v5T的基礎(chǔ)上增加了信號(hào)處理（DSP）指令集，v5TEJ除了具備v5T的功能外，還可以執(zhí)行JAVA字節(jié) 代碼，是在ARM上執(zhí)行JAVA指令的效率提高了5-10倍，并且降低了功耗。

對(duì)應(yīng)的 CPU 有：

ARMv5TE指令集：ARM9-E-S，ARM966-E-S，ARM1020-E，ARM1022-E，ARM940-T

ARMv5EJ指令集：ARM926-EJ-S，ARM7-EJ-S，ARM1026-EJ-S

(5)ARMv6 首次增加 SIMD，升級(jí)為 Thunmb-2，首次增加TrustZone;

ARMv6是2001年發(fā)布的。其目標(biāo)是在有效的芯片面積上為嵌入式系統(tǒng)提供更高的性能。

對(duì)應(yīng) CPU 有：ARM1136-J(F)-S，ARM1156-J(F)-S，ARM1176-J(F)-S，ARM11 MPCore

ARMv6是ARM進(jìn)化史上的一個(gè)重要里程碑：從那時(shí)候起，許多突破性的新技術(shù)被引進(jìn)，存儲(chǔ)器系統(tǒng)加入了很多的嶄新的特性，單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD）指令也是從v6開始首次引入的。而最前衛(wèi)的新技術(shù)，就是經(jīng)過優(yōu)化的Thumb‐2指令集，它專為低成本的單片機(jī)及汽車組件市場。

(6)ARMv7 首次增加 M(長乘法指令)，NEON(DSP+SIMD),2004年發(fā)布了新的ARMv7體系結(jié)構(gòu)。在這個(gè)版本中，內(nèi)核架構(gòu)首次從單一款式變成3種款式。

CPU 系列名字為“Cortex”，分為了3個(gè)款式：A、R、M & SC;

(6.1)A 系列，支持大型嵌入式系統(tǒng)，如手機(jī);

節(jié)能：A5，A7

平衡：A8，A9

性能：A15，A17

(6.2)R 系列，Real-time 處理器，即執(zhí)行一個(gè)指令段的耗時(shí)是固定時(shí)鐘周期數(shù)，用于高端的嵌入式系統(tǒng)，尤其是那些帶有實(shí)時(shí)要求的--又要快又要實(shí)時(shí)。

用于比如汽車控制，這種不允許隨機(jī)執(zhí)行時(shí)間的應(yīng)用

功能安全：R4，R5

存儲(chǔ)、調(diào)制解調(diào)：R7，R8

(6.3)M 系列，單片機(jī)市場，搶8051的生意;

超低的功耗、面積：M0，M0+

平衡：M3，M4，M7

(6.4)SC(SecurCore)系列，主打“安全”，面向支付、政府、SIM 卡

SC000，SC300;

(7)ARMv8 首次增加 指令集A64，可執(zhí)行64位指令;可在 32位 和 64位 之間切換;是ARM公司為滿足新需求而重新設(shè)計(jì)的一個(gè)架構(gòu)，是近20年來，ARM架構(gòu)變動(dòng)最大的一次。它引入的Execution State、Exception Level、Security State等新特性，已經(jīng)和我們對(duì)舊的ARM架構(gòu)的認(rèn)知，有很大差距了。

(7.1)A 系列，

節(jié)能：A32，A35

平衡：A53，

性能：A57，A72，A73

(7.2)R 系列

功能安全：R52

(7.3)M 系列，

超低的功耗、面積：M23

平衡：M33