ARM的CPU分类.docx

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ARM的CPU分类

ZT：

armcpu的架构及分类说明

今天在编译mplayerformx27ads的时候，碰到了armv5te与armv6优化的问题。

默认的交叉编译器支持armv5te也支持armv6，就默认使用了mplayer中mpeg4的armv6解码代码，结果在mx27ads版上，播放mpeg4视频时颜色空间转换出错。

对比x86后总算找到了这个问题，顺手根据ARM官方资料和网上资料整理了一篇armcpu的架构及分类说明。

ARM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

－ARM11系列

－Cortex系列

－SecurCore系列

－OptimoDEDataEngines

－Xcale

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。

ARM7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WindowsCE、Linux、PalmOS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；ARM应用系统开发详解──基于S3C4510B的系统设计 3

M：

内嵌硬件乘法器（Multiplier）

I：

 嵌入式ICE，支持片上断点和调试点；

Samsung公司的S3C4510B即属于该系列的处理器。

ARM9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级整数流水线，指令执行效率更高。

－ 提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。

－ 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。

－ 支持32位的高速AMBA总线接口。

－ 全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。

－MPU支持实时操作系统。

－ 支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。

ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高端打印机、数字照相机和数字摄像机等。

ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。

ARM9E系列

ARM9E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。

ARM9E系列微处理器的主要特点如下：

－ 支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。

－5级整数流水线，指令执行效率更高。

－ 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。

－ 支持32位的高速AMBA总线接口。

－ 支持VFP9浮点处理协处理器。

－ 全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。

－MPU支持实时操作系统。

－ 支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力。

－ 主频最高可达300MIPS。

ARM9系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、存储设备和网络设备等领域。

ARM9E系列微处理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三种类型，以适用于不同的应用场合。

ARM10E系列

ARM10E系列微处理器具有高性能、低功耗的特点，由于采用了新的体系结构，与同等的ARM9器件相比较，在同样的时钟频率下，性能提高了近50％，同时，ARM10E系列微处理器采用了两种先进的节能方式，使其功耗极低。

ARM10E系列微处理器的主要特点如下：

－ 支持DSP指令集，适合于需要高速数字信号处理的场合。

ARM应用系统开发详解──基于S3C4510B的系统设计 4

－6级整数流水线，指令执行效率更高。

－ 支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。

－ 支持32位的高速AMBA总线接口。

－ 支持VFP10浮点处理协处理器。

－ 全性能的MMU，支持WindowsCE、Linux、PalmOS等多种主流嵌入式操作系统。

－ 支持数据Cache和指令Cache，具有更高的指令和数据处理能力

－ 主频最高可达400MIPS。

－ 内嵌并行读/写操作部件。

ARM10E系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、工业控制、通信和信息系统等领域。

ARM10E系列微处理器包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三种类型，以适用于不同的应用场合。

ARM11系列

ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器，它是ARM新指令架构——ARMv6的第一代设计实现。

该系列主要有ARM1136J,ARM1156T2和RM1176JZ三个内核型号，分别针对不同应用领域。

ARMv6架构通过以下几点来增强处理器的性能：

　　·多媒体处理扩展

　　使MPEG4编码/解码加快一倍

　　音频处理加快一倍

　　·增强的Cache结构

　　实地址Cache

　　减少Cache的刷新和重载

　　减少上下文切换的开销

　　·增强的异常和中断处理

　　使实时任务的处理更加迅速=支持Unaligned和Mixed-endian数据访问

　　使数据共享、软件移植更简单，也有利于节省存储器空间

对绝大多数应用来说，ARMv6保持了100%的二进制向下兼容，使用户过去开发的程序可以进一步继承下去。

ARMv6 保持了所有过去架构中的T（Thumb指令）和E（DSP指令）扩展，使代码压缩和DSP处理特点得到延续；为了加速Java代码执行速度的ARMJazalle技术也继续在ARMv6架构中发挥重要作用。

ARM11处理器是为了有效的提供高性能处理能力而设计的。

在这里需要强调的是，ARM并不是不能设计出运行在更高频率的处理器，而是，在处理器能提供超高性能的同时，还要保证功耗、面积的有效性。

ARM11优秀的流水线设计是这些功能的重要保证。

Cortex系列

新的ARMCortex处理器系列包括了ARMv7架构的所有系列，含有面向复杂操作系统、实时的和微控制器应用的多种处理器。

ARMCortex-A系列是针对日益增长的，运行包括Linux、WindowsCE和Symbian在内的操作系统的消费者娱乐和无线产品设计的；ARMCortex-R系列针对的是需要运行实时操作系统来进行控制应用的系统，包括有汽车电子、网络和影像系统；ARMCortex-M系列则是为那些对开发费用非常敏感同时对性能要求不断增加的嵌入式应用所设计的

ARMCortex-M系列支持Thumb-2指令集，它是Thumb指令集的扩展集，可以执行所有已存的为早期的处理器编写的代码。

通过一个前向的转换方式，为ARMCortex-M系列处理器所写的用户代码可以与ARMCortex-R系列微处理器完全兼容。

ARMCortex-M系列系统代码（例如实时操作系统可以很容易地移植到基于ARMCortex-R系列的系统。

ARMCortex-A和-R系列处理器还支持ARM32位指令集，向后完全兼容早期的ARM处理器，包括从1995年发布的ARM7TDMI处理器到最近的ARM11处理器系列。

在命名方式上，基于ARMv7架构的ARM处理器已经不再延用过去的数字命名方式，而是冠以Cortex的代号。

基于v7A的称为"Cortex-A系列"，基于v7R的称为"Cortex-R系列"，基于v7M的称为"Cortex-M3"。

Cortex-M系列处理器主要包含ARMCortex-M1,ARMCortex-M3两款处理器。

Cortex-R系列处理器目前包括ARMCortex-R4和ARMCortex-R4F两个型号，主要适用于实时系统的嵌入式处理器。

Cortex-A系列处理器目前包括ARMCortex-A8,ARMCortex-A9-MPCore,ARMCortex-A9-SingleCoreProcessor。

SecurCore系列

SecurCore系列微处理器专为安全需要而设计，提供了完善的32位RISC技术的安全解决方案，

因此，SecurCore系列微处理器除了具有ARM体系结构的低功耗、高性能的特点外，还具有其独特

的优势，即提供了对安全解决方案的支持。

SecurCore系列微处理器除了具有ARM体系结构各种主要特点外，还在系统安全方面具有如下

的特点：

－ 带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的安全。

－ 采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测。

－ 可集成用户自己的安全特性和其他协处理器。

SecurCore系列微处理器主要应用于一些对安全性要求较高的应用产品及应用系统，如电子商

务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域。

SecurCore系列微处理器包含SecurCoreSC100、SecurCoreSC110、SecurCoreSC200和SecurCore

SC210四种类型，以适用于不同的应用场合。

OptimoDEDataEngines

ARM的OptimoDEDataEngine是许可使用的IP，它具有一个相