基于ARM體系看嵌入式處理器的發(fā)展

1、基于ARM體系看嵌入式處理器的開(kāi)展摘 要：隨著科技的宏大進(jìn)步，嵌入式技術(shù)的開(kāi)展越來(lái)越成熟，嵌入式處理器逐漸成為應(yīng)用的主流，并且有逐漸占領(lǐng)中高端市場(chǎng)的趨勢(shì)。本文介紹ARM體系的歷史以及開(kāi)展過(guò)程，ARM體系的指令集，嵌入式處理器，同時(shí)在ARM體系中看到嵌入式處理器的優(yōu)勢(shì)所在，以及將來(lái)開(kāi)展的潛力以及挑戰(zhàn)?！娟P(guān)鍵詞】ARM體系指令集 ARM體系 嵌入式處理器嵌入式技術(shù)的高速開(kāi)展，另嵌入式處理器已經(jīng)深化到許多領(lǐng)域當(dāng)中，例如：計(jì)算機(jī)技術(shù)，微電子技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)以及通訊信息等領(lǐng)域。ARM嵌入式處理器以及其完好的開(kāi)展系列，其具有體積小，功率損耗低，高性能，低本錢的優(yōu)勢(shì)，以及按對(duì)象所需不同功能及時(shí)嵌入擴(kuò)展模塊的實(shí)用性

2、。因此，ARM嵌入式處理器的成長(zhǎng)以及潛力宏大，但同時(shí)更高的性能要求，將是很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。1 ARM體系的歷史和和開(kāi)展1978年12月，CPU公司在英國(guó)劍橋創(chuàng)辦，當(dāng)時(shí)主要業(yè)務(wù)是為當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)供應(yīng)電子設(shè)備。1979年，CPU公司更名為Acorn計(jì)算機(jī)公司。1985年，第一代32位，6MHz的處理器ARM誕生.精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)的英文縮寫是RISC，其支持簡(jiǎn)單的指令，同時(shí)功率損耗很小，本錢低，尤其適宜挪動(dòng)的設(shè)備。20世紀(jì)90年代初期，ARM 32位嵌入式RISC處理器開(kāi)展到世界范圍，得到各界的認(rèn)可。因其優(yōu)勢(shì)明顯，占領(lǐng)了低耗能、低本錢和高性能的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的大部分市場(chǎng)。但ARM公司不消費(fèi)營(yíng)銷芯片，它只傳

3、播芯片技術(shù)以及授權(quán)給消費(fèi)商。ARM體系的代表ARM7、ARM9、ARM11等，ARM7系列的程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是存儲(chǔ)合并在一起的；而ARM9、ARM11系列的程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是別離的，也就是說(shuō)采用哈弗構(gòu)造。ARM9、ARM11的性能要比ARM7的要高，跑操作系統(tǒng)建議不用ARM7系列。2 ARM體系指令集CPU 的指令集要有分層思想，才能很好地實(shí)現(xiàn)軟件與硬件的結(jié)合。一方面，指令集跟編譯器要很好地兼容；另一方面，要使硬件的設(shè)計(jì)得到實(shí)現(xiàn)。ARM是代表性的RISC體系，而RISC的設(shè)計(jì)思想要求指令集簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)潔。與CISC體系比較，RISC體系具有很明顯的優(yōu)勢(shì)，其可以通過(guò)容易的指令實(shí)現(xiàn)復(fù)雜

4、的功能。ARM的指令集包括分支指令，數(shù)據(jù)處理指令，狀態(tài)存放轉(zhuǎn)移指令，協(xié)處理指令，異常處理指令，LOAD-STORE數(shù)據(jù)挪動(dòng)指令這6種典型指令。ARM指令集是非常實(shí)用，優(yōu)秀的指令集，它有以下的幾個(gè)特點(diǎn)：1ARM指令都是32位定長(zhǎng)，有4 byte內(nèi)存邊界保存，因此流水線和譯碼電路更容易實(shí)現(xiàn)。2ARM指令集可以壓縮成十六位Thumb 指令集形式，因此可以減低損耗以及獲得更高的代碼密度。3LOAD-STORE框架。只有這種類別的指令可以訪問(wèn)內(nèi)部?jī)?chǔ)存器，也可以轉(zhuǎn)移存放器和內(nèi)部?jī)?chǔ)存器的數(shù)據(jù)、地址，而其他的指令沒(méi)有著種功能。4STM和LD指令，當(dāng)發(fā)生中斷處理時(shí)，能把存放器中的數(shù)據(jù)等內(nèi)容保護(hù)到堆棧中。由以上的

5、特點(diǎn)可知，ARM指令集的方便性，簡(jiǎn)單性適用于匯編語(yǔ)言的設(shè)計(jì)，此外，還有利于高級(jí)語(yǔ)言編譯器的開(kāi)發(fā)。3 嵌入式處理器自微型處理器的問(wèn)世至今，嵌入式系統(tǒng)飛速的開(kāi)展，嵌入式處理器直接關(guān)系到整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的機(jī)能的優(yōu)越性。如今世界上具有嵌入式功能特點(diǎn)的處理器已經(jīng)不少于1000種，比較盛行體系構(gòu)造包含MPU，MCU等多個(gè)系列。嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵是其處理器，是輔助、控制系統(tǒng)運(yùn)行的硬件根底。其應(yīng)用領(lǐng)域極其廣，從起先應(yīng)用的4位處理器，到近年仍在大量應(yīng)用的8位單片機(jī)，再到如今越來(lái)越受歡迎的32位，64位嵌入式CPU。嵌入式處理器作為嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵，其擔(dān)任著控制系統(tǒng)正確、高效運(yùn)行的重要任務(wù)，讓該設(shè)備智能化和使用操作簡(jiǎn)

6、便。嵌入式處理器具有的特點(diǎn)：1能實(shí)時(shí)多任務(wù)處理；2存儲(chǔ)區(qū)的保護(hù)功能；3有可擴(kuò)展的微處理器構(gòu)造；4很強(qiáng)的中斷處理才能；5低功率損耗。4 從ARM體系看嵌入式處理器的前景及我國(guó)的將來(lái)開(kāi)展嵌入式處理器主要應(yīng)用在PC機(jī)上，從ARM體系可看到它的開(kāi)展趨勢(shì)，以及我國(guó)集成電路開(kāi)展的前進(jìn)方向。1嵌入式處理器領(lǐng)域都普遍要求設(shè)計(jì)時(shí)間周期短，性能高，功率損耗低。根據(jù)這個(gè)要求，CISC體系要想到達(dá)這些要求比較難，比方Intel的P4處理器，功率損耗低達(dá)55W，其內(nèi)部設(shè)計(jì)、測(cè)試難度大。而RISC體系恰有上述的優(yōu)點(diǎn)，因此ARM體系的嵌入式處理器在其領(lǐng)域有絕對(duì)性的優(yōu)勢(shì)。2目前集成電路開(kāi)展趨勢(shì)是以軟硬件共同設(shè)計(jì)和超微型系統(tǒng)芯

7、片為主，實(shí)際上，系統(tǒng)芯片SOC上要集成多個(gè)微型處理器，這給SOC的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的技術(shù)難度。ARM體系為客戶提供許多技術(shù)成熟并群眾化的RISC處理器核，同時(shí)減少SOC芯片的上市時(shí)間，占領(lǐng)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。例如GSM挪動(dòng)通信處理芯片等，在嵌入式處理器領(lǐng)域方面有一定的地位。3就目前我國(guó)的集成電路還處在飛躍開(kāi)展時(shí)期，要想和Intel等巨頭抗衡是不現(xiàn)實(shí)的，但在嵌入式處理領(lǐng)域，因其應(yīng)用性領(lǐng)域廣泛，我認(rèn)為還是有所作為的。國(guó)家應(yīng)該鼓勵(lì)并成立一些高程度的的集成電路公司，利用我國(guó)的人才優(yōu)勢(shì)，自主研發(fā)具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的RISC處理器核，并大量推廣于市場(chǎng)，進(jìn)步市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，這樣我們?cè)谇度胧教幚砥黝I(lǐng)域?qū)?huì)有所成就。5 完畢語(yǔ)本文從ARM體系在對(duì)待嵌入式開(kāi)展的的趨勢(shì)和方向，首先介紹ARM體系的開(kāi)展過(guò)程，ARM體系的指令集，嵌入式處理器，與此同時(shí)分析ARM體系中嵌入式處理器的優(yōu)勢(shì)所在，以及我國(guó)將來(lái)在嵌入式創(chuàng)新，研發(fā)的方向，嵌入式處理器領(lǐng)域的將來(lái)潛力宏大，ARM體系的處理器將會(huì)引領(lǐng)各領(lǐng)域潮流。參考文獻(xiàn)1任哲.AR