ARM处理器特点
张立新
(北京信息职业技术学院)
摘 要:ARM 处理器是面向低预算市场设计的第一款 RISC 微处理器,是一种可扩展、可移
植、可集成的处理器。ARM 内核有 4 个功能模块:T、D、M、I,生产厂商可根据不同用户的
要求来配置各个功能模块。
关键词:ARM 处理器;RISC 微处理器;可扩展;可移植;可集成
1 ARM 处理器是第一款 RISC 微处理器
ARM 处理器是面向低预算市场设计的第一款 RISC 微处理器,是一种可扩展、可移植、可
集成的处理器。
ARM 内核有 4 个功能模块:T、D、M、I,生产厂商可根据不同用户的要求来配置各个功
能模块。
TDMI 的基本含义为:
T―支持 16 位压缩指令集 Thumb
D―支持片上 Debug
M―内嵌硬件乘法器 Multiplier
I―嵌入式 ICE,支持片上断点为和调试点
2 ARM 处理器的 RISC 特征
RISC(Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机)是一种重要的计算机结构设计
方案。它最早出现在 20 世纪 70 年代末,由美国加州大学伯克利分校提出,是对当时普遍采用
的 CISC(Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机)设计方案的改进。RISC 设计方
案的基本目标是降低绝大多数机器指令的复杂程序(从而降低计算机硬件设计的复杂性),减
少指令种类,尽可能地做到在一个时钟周期完成一条指令的执行。由于指令操作被精简,指令
的执行时间相应缩短,机器的时钟速率就得到提高。虽然 RISC 的指令功能减少了,但是单位
时间内执行的指令数增加了。与 CISC 相比,RISC 的总处理能力并不有下降。此外,RISC 方
案还具有下述特点:采用指令流水线,采用更多的通用寄存器(即所谓的寄存器组),只有
Load 和 Store 指令能够访问内存,芯片逻辑不采用微指令技术而采用硬布线技术实现,按照正
交指令集格式来设计运算指令和数据传送指令。
ARM 处理器在设计上沿用了 RISC 技术的基本特征,但是也放弃了一些 RISC 设计特征。
被沿用的 RISC 技术特征有:通用寄存器,32 位定长指令,Load/Store 访问存储器指令和 3 地址
数据运算指令。没有沿用的 RISC 技术特征有:重叠寄存器窗口,延迟转移和单周期指令执行。
2001 年以后,ARM v6 体系结构中增加了 60 多条 SIMD 指令集。现在可以认为,ARM 处理器
体系结构以 CISC 结构为主,兼有 RISC 的优点。
3 采用 RISC 架构的 ARM 处理器的特点
采用 RISC 架构的 ARM 微处理器一般具有如下特点:
1. 体积小、低功耗、低成本、高性能;
2. 支持 Thumb(16 位)/ARM(32 位)双指令集,能很好地兼容 8 位/16 位器件;
3. 大量使用寄存器,指令执行速度更快;
4. 大多数数据操作都在寄存器中完成;
5. 寻址方式灵活简单,执行效率高;
6. 指令长度固定。
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