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选择ARM处理器的ARM7还是Cortex-M3

时间:11-17 来源:互联网 点击:

1.1.2.3 ARM10系列
ARM10发布于1999年,主要是针对高性能的设计。它把ARM9的流水线扩展到6级,也支持可选的向量浮点单元(VFP),它对ARM10的流水线加入了第7段。VFP明显提高了浮点运算的性能,并与IEEE754.1985浮点标准兼容。
ARM1020E是第一个使用ARM10E内核的处理器。像ARM9E一样,它包括了增强的E指令。它有独立的32KB D+I
cache、可选向量浮点单元(VFP),以及MMU。ARM1020E还有一个双64位总线接口以提高性能。
ARM1026EJ-S非常类似于ARM926EJ-S,但同时具有MPU和MMU。这一处理器具有ARM10的性能和ARM926EJ-S的灵活性。

1.1.2.4 ARM11系列
ARM1136J-S发布于2003年,是针对高性能和高能效应用而设计的。ARM1136J-S是第一个执行ARMv6架构指令的处理器。它集成了一条具有独立的load-store和算术流水线的8级流水线。ARMv6指令包含了针对媒体处理的单指令流多数据流(SIMD)扩展,特殊的设计以提高视频处理性能。
ARM1136JF-S就是为了进行快速浮点运算,而在ARM1136J-S增加了向量浮点单元。

1.1.2.5 ARM Cortex系列
ARM Cortex发布于2005年,为各种不同性能需求的应用提供了一整套完整的优化解决方案,该系列的技术划分完全针对不同的市场应用和性能需求。目前ARM
Cortex定义了三个系列:

Cortex-A系列:针对复杂OS和应用程序(如多媒体)的应用处理器。支持ARM、Thumb和Thumb-2指令集,强调高性能与合理的功耗,存储器管理支持虚拟地址。

Cortex-R系列:针对实时系统的嵌入式处理器。支持ARM、Thumb和Thumb-2指令集,强调实时性,存储器管理只支持物理地址。

Cortex-M系列:针对价格敏感应用领域的嵌入式处理器,只支持Thumb-2指令集,强调操作的确定性,以及性能、功耗和价格的平衡。

这些系列曾在ARMv7发展过程中被正式介绍过,A系列和R系列就已经隐式地出现在早期的版本中了,以及虚拟存储系统架构(VMSA)和保护存储系统架构(PMSA)。
到目前为止,Cortex系列正式发布的版本为Cortex-A8、Cortex-R4和Cortex_M3,他们全部实现了Thumb-2指令集(或子集),可满足不同的性能、价格市场需求。

ARM
Cortex-M3不支持ARM指令集,支持的指令集包括ARMv6的大部分16位Thumb指令和ARMv7的Thumb-2指令集。Thumb-2指令集是一个16/32位混合指令系统。Cortex-M3支持的16位、32位Thumb指令

要使用低成本的32位处理器,开发人员面临两种选择,基于Cortex-M3内核或者ARM7TDMI内核的处理器。如何做出选择?选择标准又是什么?本文主要介绍了ARM Cortex-M3内核微控制器区别于ARM7的一些特点,帮助您快速选择。

1.ARM实现方法

  ARM Cortex-M3是一种基于ARM7v架构的最新ARM嵌入式内核,它采用哈佛结构,使用分离的指令和数据总线(冯诺伊曼结构下,数据和指令共用一条总线)。从本质上来说,哈佛结构在物理上更为复杂,但是处理速度明显加快。根据摩尔定理,复杂性并不是一件非常重要的事,而吞吐量的增加却极具价值。

  ARM公司对Cortex-M3的定位是:向专业嵌入式市场提供低成本、低功耗的芯片。在成本和功耗方面,Cortex-M3具有相当好的性能,ARM公司认为它特别适用于汽车和无线通信领域。和所有的ARM内核一样,ARM公司将内该设计授权给各个制造商来开发具体的芯片。迄今为止,已经有多家芯片制造商开始生产基于Cortex-M3内核的微控制器。

  ARM7TDMI(包括ARM7TDMIS)系列的ARM内核也是面向同一类市场的。这类内核已经存在了十多年之久,并推动了ARM成为处理器内核领域的主导者。众多的制造商出售基于ARM7系列的处理器以及其他配套的系统软件、开发和调试工具。在许多方面,ARM7TDMI都可以称得上是嵌入式领域的实干家。

2.两者差异

  除了使用哈佛结构,Cortex-M3还具有其它显著的优点:具有更小的基础内核,价格更低,速度更快。与内核集成在一起的是一些系统外设,如中断控制器、总线矩阵、调试功能模块,而这些外设通常都是由芯片制造商增加的。Cortex-M3还集成了睡眠模式和可选的完整的八区域存储器保护单元。它采用THUMB-2指令集,最大限度降低了汇编器使用率。

3.指令集

  ARM7可以使用ARM和Thumb两种指令集,而Cortex-M3只支持最新的Thumb-2指令集。这样设计的优势在于:
  ●免去Thumb和ARM代码的互相切换,对于早期的处理器来说,这种状态切换会降低性能。
  ●Thumb-2指令集的设计是专门面向C语言的,且包括If/Then结构(预测接下来的四条语句的条件执行)、硬件除法以及本地位域操作。
  ●Thumb-2指令集允许用户在C代码层面维护和修改应用程序,C代码部分非常易于重用。
  ●Thumb-2指令集也包含了调用汇编代码的功能:Luminary公司认为没有必要使用任何汇编语言。
  ●综合以上这些优势,新产品的开发将更易于实现,上市时间也大为缩短。

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