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ARM应用系统开发详解:第1章 ARM微处理器概述

时间:11-20 来源:互联网 点击:

1.1ARM-Advanced RISC Machines

ARM(Advanced RISC Machines),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。

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。

1.2ARM微处理器的应用领域及特点

1.2.1ARM微处理器的应用领域

到目前为止,ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域:

1、工业控制领域:作为32的RISC架构,基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额,同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展,ARM微控制器的低功耗、高性价比,向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。

2、无线通讯领域:目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术,ARM以其高性能和低成本,在该领域的地位日益巩固。

3、网络应用:随着宽带技术的推广,采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外,ARM在语音及视频处理上行了优化,并获得广泛支持,也对DSP的应用领域提出了挑战。

4、消费类电子产品:ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。

5、成像和安全产品:现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。

除此以外,ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域,并会在将来取得更加广泛的应用。

1.2.2ARM微处理器的特点

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,能很好的兼容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;

1.3ARM微处理器系列

ARM微处理器目前包括下面几个系列,以及其它厂商基于ARM体系结构的处理器,除了具有ARM体系结构的共同特点以外,每一个系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。

-ARM7系列

-ARM9系列

-ARM9E系列

-ARM10E系列

-SecurCore系列

-Inter的Xscale

-Inter的StrongARM

其中,ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理器系列,每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。

以下我们来详细了解一下各种处理器的特点及应用领域。

1.3.1ARM7微处理器系列

ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器,最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM7微处理器系列具有如下特点:

-具有嵌入式ICE-RT逻辑,调试开发方便。

-极低的功耗,适合对功耗要求较高的应用,如便携式产品。

-能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。

-代码密度高并兼容16位的Thumb指令集。

-对操作系统的支持广泛,包括Windows CE、Linux、Palm OS等。

指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容,便于用户的产品升级换代。

-主频最高可达130MIPS,高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。

ARM7系列微处理器的主要应用领域为:工业控制、Internet设备、网络和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。

ARM7系列微处理器包括如下几种类型的核:ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、

ARM720T、ARM7EJ。其中,ARM7TMDI是目前使用最广泛的32位嵌入式RISC处理器,属低端ARM处理器核。TDMI的基本含义为:

T:支持16为压缩指令集Thumb;

D:支持片上Debug;

M:内嵌硬件乘法器(Multiplier)

I:嵌入式ICE,支持片上断点和调试点;

本书所介绍的Samsung公司的S3C4510B即属于该系列的处理器。

1.3.2ARM9微处理器系列

ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特点:

-5级

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