SoC第二讲ARM处理器.pptx

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Cortex-A5,A7,A8,A9,A12,A15,A17,A53,A57高性能应用程序处理器运行多种操作系统，多核技术，32位和64位支持应用移动计算上网本，平板电脑，电子书移动手持终端智能手机，功能手机，可穿戴设备数字家庭机顶盒,数字电视,蓝光播放器,游戏机汽车娱乐,导航企业工业打印机,路由器,无线基站,互联网协议电话和设备无线设施,ARMCortex-A系列家族,ARMCortex-R系列家族,Cortex-R系列:

Cortex-R4,R5,R7实时处理器高性能:

高时钟频率带来的快速处理能力实时:

满足各种场合的高实时性能要求安全性:

强抗误差的可靠，可信赖的系统成本效率:

最优性能，功率和面积.应用汽车安全气囊,制动系统,稳定系统,仪表,引擎管理存储硬盘驱动器控制器,固态硬盘控制器移动手持设备3G,4G,LTE,WiMax智能手机和基带调制解调器嵌入式系统,企业,家庭,相机,ARMCortex-M架构系列,Cortex-M系列:

Cortex-M0,M0+,M1,M3,M4,M7低功耗处理器用于嵌入式单片机应用系统高能效代码更小易于使用嵌入式应用智能仪表、人机接口设备、汽车和工业控制系统、白色商品、消费产品和医疗仪器。

ARM处理器集合,ARM产品ARM处理器ARMv7-A架构和Cortex-A系列产品ARMv7-A架构Cortex-A系列ARMCortex-A9处理器,概要,ARM处理器Vs.ARM架构,ARM架构定义了指令集的细节、程序的模型、异常模型和内存映射相关文档在ArchitectureReferenceManual（架构参考手册）中ARM处理器是用一种ARM架构开发出来的；更多的实现细节，比如时序数据以及和实现相关的数据；相关文档在处理器的TechnicalReferenceManual（技术参考手册）中。

ARMv4/V4tArchitecture,ARMv5/v4EArchitecture,ARMv6Architecture,ARMv7架构,ARMv6-Me.g.Cortex-M0,M1,e.g.ARM7TDMI,e.g.ARM9926EJ-S,e.g.ARM1136,ARMv8架构,ARMv7-Ae.g.Cortex-A9,ARMv7-Re.g.Cortex-R4,ARMv7-Me.g.Cortex-M3,ARMv8-Ae.g.Cortex-A53Cortex-A57,ARMv8-R,AsofSept2013,ARM架构,ARM和Thumb指令集,早期的ARM处理器32位指令集，称作ARM指令；功能强大、性能良好；与8位或16位处理器相比，需要更大的程序存储空间；更大的功耗。

Thumb-1指令集16位指令集，1995年首次出现在ARM7TDMI处理器中；实现了ARM指令的一个子集，与32位RISC架构相比，有更好的代码密度；代码大小降低了大约30%，但是性能也降低了大约20%；通过一个复用器可以和ARM指令一同使用。

ARM和Thumb指令集,Thumb-2指令集包含了32位Thumb指令集和原先的16位Thumb-1指令集；与32位ARM指令集相比，代码大小降低了大约26%，而保持了相同的性能。

ThumbExecutionEnvironment（ThumbEE）指令集基于Thumb使用一些增加和修改使之更好适应动态生成的代码，也就是编译在设备上的代码会立即或者马上执行ARMv7-A架构基于Thumb-2和ThumbEE;,TheARM寄存器组,r15（pc）,cpsr,通用寄存器,spsr,r13栈指针r14链接寄存器r15程序计数器,程序状态寄存器,16个通用寄存器一些寄存器有特殊用途r15程序计数器（pc）r14链接寄存器（lr）r13栈指针（sp）也有两个状态寄存器程序状态寄存器（CPSR）程序状态保存寄存器（SPSR）只存在于异常模式只可以接受一些指令,汇编语法,数据处理指令Rd,Rm,ADDEQr4,r5,r6SUBr5,r7,#4MOVr4,#7内存访问指令Rd,LDRr0,r6,#4STRBr4,r7,#8!

LDMIAr0,r1,r2,r7STMFDsp!

r4-r11,lr程序流程说明BLfooBbar,ARM有七个基本操作模式:

每个模式都可以访问自己的堆栈空间和不同的子集寄存器一些操作只能在特权模式下进行,处理器模式,异常模式,ARM产品ARM处理器ARMv7-A架构和Cortex-A系列ARMv7-A架构Cortex-A系列ARMCortex-A9处理器,概要,ARMCortex-A系列处理器,ARMv864位架构Cortex-A57Cortex-A53ARMv732位架构Cortex-A15Cortex-A9Cortex-A8Cortex-A7Cortex-A5,Cortex-A57Cortex-A53Cortex-A15Cortex-A9Cortex-A8Cortex-A7Cortex-A5,ARMv864-bit,ARMv7-A32-bit,ARMCortex-A系列综述,高性能在高计算需求的应用中使用运行多种操作系统，并在最新的必备设备上提供互动媒体和图形技术多核技术单以性能导向的应用的四核实现支持对称和非对称的操作系统实现ARMbig.LITTLE兼容高级矢量扩展指令集Thumb-2用于最佳代码大小和性能TrustZone安全扩展用于可信计算Jazelle技术用于加速运行环境例如Java,.Net,MSIL,Python和Perl非常适合移动互联网对于像的AdobeFlash的技术提供本地支持高性能NEON引擎支持广泛的媒体编解码器,ARMCortex-A系列处理器,ARMCortex-A系列处理器,Asof2014,ARM产品ARM处理器ARMv7-A架构和Cortex-A系列ARMCortex-A9处理器,概要,ARMCortex-A9处理器,ARMCortex-A9特征ARMv7架构-Thumb-2,ThumbEE0.8GHz至2GHz2.5DMIPS/MHz/core单核或者4xMPCore解决高达20kDMIPS（2GHz,quad-core）高功率效率和性能的处理器动态流水线长度（811stages）多达64KBL1I/D缓存多达8MBofL2缓存可选NEON媒体和/或浮点处理引擎,Cortex-A9图表,Cortex-A9MPCore,控制单元保持处理器间的L1数据缓存一致用一个或者两个外部64位AXI主接口进行L2内存系统的仲裁访问可选加速一致性端口以保持与DMA控制器，图形处理器或类似的一致性,集成中断控制器与ARMsGenericInterruptController（GIC）相同程序范例thePL390PrimeCell,包含多达4个Cortex-A9处理器本节中介绍的与标准单核处理器相同每个处理器有单独的计时和监视单元,五个后端流水线流水线分为三个不同的“问题群体”主要或乘累加（Mac）双路执行（也被称为次级）存储或计算引擎（NEON或者浮点）核心一周期可以运行最多3个指令,Cortex-A9流水线,Fe1,Fe2,Fe3,ISS,Ex1,Ex1,AGU,WB,WB,WB,CE,LSU,De,Re,BM,Main（P0）,Dual（P1）,预取单元,M1,Mac（M）,Ex2,Ex2,M2,IQ,Load/store（LS）,WB,ComputeEngine（CE）,编码和问题阶段,NEON是一个宽SIMD数据处理架构ARM指令集扩展32个寄存器，64位宽（双核视为16个寄存器，128位宽）NEON指令执行“PackedSIMD”处理寄存器被视为相同数据类型的向量数据类型可以是：

符号/无符号的8位，16位，32位，64位，单小数点，浮点指令在所有线路上执行相同的操作,什么是NEON,NEON提供一个256字节的寄存器文件与核心寄存器不同延伸到VFPv2寄存器文件（VFPv3）两个明确的称法观点32x64-bit寄存器（D0-D31）16x128-bit寄存器（Q0-Q15）允许寄存器权衡向量长度可获得的寄存器,NEON寄存器,NEON加强用户体验,