ARM7与ARM9的区别及ARM体系结构
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2010-06-22
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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。而且 ARM9TDMI 和 ARM9E-S 并没有对
分枝指令进行预测处理。
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