ARM的体系结构与编程系列博客——ARM处理器系列介绍

时间：2022-05-21 09:19:32

ARM处理器系列介绍

现在到了3月，过年过得过于舒服了。系列博客也停更了近半月，我果然是个慢（lan）性(gui)子，那么趁着到校的第一天晚上，就写一篇博客来继续我的系列博客了！众所周知，ARM处理器的应用广泛，现在就为大家介绍一些基于ARM体系结构的处理器：

  • ARM7
  • ARM9
  • ARM9E
  • ARM10E
  • SecurCore
  • ARM11

ARM处理器简介

下面我将从上述列举的几个处理器，来给大家介绍ARM处理器

ARM7系列

ARM7系列处理器是低功耗的32位RISC处理器。主要用于对功耗和成本要求比较苛刻的消费类产品。ARM7系列的处理器还支持16位的Thumb指令集。ARM7系列市场上包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM7EJ-S和ARM720T!

ARM7系列处理器应用范畴

  • 个人音频设备（MP3）
  • 接入级的无线设备
  • 喷墨打印机
  • 数字照相机
  • PDA

ARM7系列处理器特点

  • 成熟的32位RICS芯片
  • 功耗低
  • 兼容16位处理器，代码密度高
  • 得到各大操作系统支持（Window CE、Symbian OS、Linux）
  • 有着优秀的调试机制
  • 兼容于ARM9系列、ARM9E、ARM10E

ARM9系列

主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列,ARM9采用哈佛体系结构，指令和数据分属不同的总线，可以并行处理。在流水线上，ARM7是三级流水线，ARM9是五级流水线。由于结构不同，ARM7的执行效率低于ARM9。平时所说的ARM7、ARM9实际上指的是ARM7TDMI、ARM9TDMI软核，这种处理器软核并不带有MMU和cache，不能够运行诸如linux这样的嵌入式操作系统。

ARM9系列处理器应用范畴

  • 视频电话
  • 电子消费品：机顶盒等
  • 数字照相机
  • 成像设备
  • 汽车、通讯系统

ARM9系列处理器特点

  • 支持32位ARM指令与16位Thumb指令
  • 五级流水线制
  • 不仅支持一般的操作系统还支持了实时操作系统
  • 统一的数据cache和指令cache

ARM9E系列

ARM9E系列微处理器为可综合处理器，仅用单一的处理器内核就提供了微控制器、DSP、Java应用系统的解决方案，极大地减少了芯片的面积和系统的复杂程度，降低了功耗，缩短了产品面世时间。ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力，很适合于那些需要同时使用快速的数字信号处理(DSP)和微控制器的应用场合。ARM9E系列微处理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三种类型，其中的ARM926EJ-S包含了Jazzele技术，可以通过硬件直接运行Java代码，提高系统运行Java代码的性能。

ARM9E系列处理器应用范畴

  • 下一代无线设备
  • 数字消费品：机顶盒等
  • 成像设备
  • 存储设备
  • 工业控制
  • 汽车、通讯系统
  • 网络设备

ARM9E系列处理器特点

  • 支持32位ARM指令与16位Thumb指令
  • 包含了DSP指令集
  • 五级流水线制
  • 支持AMBA总线接口
  • 可选浮点处理协处理器
  • 不仅支持一般的操作系统还支持了实时操作系统
  • 统一的数据cache和指令cache

ARM10E系列

RM10E中的E就是和ARM9E中的意思都是一样，Enhance instrctions，意思是增强型DSP指令，说明了ARM9E其实就是ARM9就一个扩充，变种。ARM10E系列微处理器为可综合处理器,使用单一的处理器内核提供了微控制器、DSP、Java应用系统的解决方案,极大的减少了芯片的面积和系统的复杂程度。ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力,很适合于那些需要同时使用DSP和微控制器的应用场合。

ARM10E与ARM9E区别在于，ARM10E使用哈佛结构，6级流水线，主频最高可达325MHZ，1.35MIPS/HZ

ARM10E系列处理器应用范畴

  • 下一代无线设备
  • 数字消费品
  • 成像设备
  • 存储设备
  • 工业控制
  • 汽车、通讯系统
  • 网络设备

ARM10E系列处理器特点

  • 支持32位ARM指令与16位Thumb指令
  • 包含了DSP指令集
  • 六级流水线制
  • 支持AMBA总线接口
  • 可选浮点处理协处理器
  • 不仅支持一般的操作系统还支持了实时操作系统
  • 统一的数据cache和指令cache
  • 高性能AHB

SecurCore系列

ARM SecurCore™ 处理器系列基于行业领先的 ARM 架构提供功能强大的 32 位安全解决方案。通过用各种安全功能来加强已十分成功的 ARM 处理器，SecurCore 推出了智能卡，从而安全类的 IC 开发人员可以方便地利用 ARM 32 位技术的优点（例如，晶片尺寸小、能效高、成本低、代码密度优异且性能十分突出）。SecurCore 处理器可在广泛的安全应用中使用，其性能超越了旧的 8 位或 16 位安全处理器。

SecurCore系列处理器应用范畴

  • 电子商务
  • 电子银行
  • 网络、移动媒体认证系统

SecurCore系列处理器特点

  • 支持32位ARM指令与16位Thumb指令
  • 采用软内核技术
  • 极具安全性
  • 提供面向智能卡和低成本存储保护单元
  • 可集成用户自己的安全特性和其他处理器

ARM11系列

ARM11处理器系列所提供的引擎可用于当前生产领域中的很多智能手机，还广泛用于消费类、家庭和嵌入式应用程序。该处理器的功耗非常低，提供的性能范围为小面积设计中的 350 MHz 到速度优化设计中的 1 GHz（45 纳米和 65 纳米）。ARM11 处理器软件可以与以前所有 ARM 处理器兼容，并引入了用于媒体处理的 32 位 SIMD、用于提高操作系统上下文切换性能的物理标记 cache、强制实施硬件安全性的 TrustZone 以及针对实时应用的紧密耦合内存。

ARM11系列处理器特点

  • Thumb指令集可以减少高达 35% 的内存带宽和大小需求
  • 用于执行高效嵌入式 Java 的 ARM Jazelle® 技术
  • ARM DSP 扩展
  • SIMD（单指令多数据）媒体处理扩展可提供高达 2 倍的视频处理性能
  • 作为片上安全基础的 ARM TrustZone® 技术（ARM1176JZ-S 和 ARM1176JZF-S 处理器）Thumb-2 技术（仅 ARM1156(F)-S），可提高性能、能效和代码密度
  • 低功耗：0.21 mW/MHz (65G)，包括 cache 控制器,节能关闭模式能够处理高级工艺中的静态漏电情况

  • 高性能整数处理器:8 级整数流水线可提供高时钟频率（对于 ARM1156T2(F)-S 为 9 级）
    单独的加载-存储和算术流水线,分支预测和返回栈

    高性能内存系统设计:

    • 支持 4-64k cache 大小
    • 针对多媒体应用领域的、带 DMA 的可选紧密耦合内存
    • 对于媒体处理和网络应用领域，高性能 64 位内存系统加快了数据存取速度
    • ARMv6 内存系统架构加快了操作系统上下文切换速度
    • 矢量中断接口和低中断延迟模式提高了中断响应速度和实时性能
    • 用于汽车/工业控制和三维图形加速的可选矢量浮点协处理器（ARM1136JF-S、ARM1176JZF-S 和 ARM1156T2F-S 处理器）
    • 所有 ARM11 系列处理器都作为符合 ARM-Synopsys 参考方法的可交付项来提供，从而显著缩短了生成内核的特定技术实现的时间，以及生成一组完整的行业标准视图和模型的时间