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一、基于ARM处理器的嵌入式系统
- ARM核深度嵌入SOC中，通过JTAG口进行外部调试。
- 计通常既有外部内存又有内部内存，从而支持不通的内存宽度、速度和大小。
- 一般会包含一个中断控制器。
- 可能包含一些Primece外设，需要从ARM公司取得授权。
- 总线使用ARM的标准如AMBA总线。
二、ARM处理器存储器子系统相关术语
- MPU(内存保护单元)
- 面向实时控制领域
- 控制内存访问权限
- 控制器内存区域的属性（Cacheable,bufferable）
- ARM的IO空间和主存空间是统一编址。
- IO空间不能设置缓存，主存可以设置缓存
MMU(内存管理单元)
面向复杂的APP的processor,如移动终端
具有MPU的所有特性
提供虚拟地址到物理地址的转换，提供操作系统的续存管理
嵌入式LINUX是支持MMU的
Cache(高速缓存)
快速本地内存
存放最近被访问过的内存副本
TCM（紧耦合内存）
快速本地内存
特定地址范围
Write buffer(写缓存区)
减少写数据到外部内存的次数
ARM Processor Core
三、ARM处理器体系结构的发展
注意：相同体系可能有完全不同的实现
ARM7TDMI-arch v4T.冯诺伊曼结构，3级流水线
ARM920T-arch v4T.哈佛结构，5级流水线，具有MMU
ARM内核系列
四、典型ARM CPU核
4.1 ARM7TDMI
T:Thumb架构扩展，从而提供两个独立指令集：
ARM指令，均为32位
Thumb指令，均为16位
根据运行状态选择指令集
D: 内核具有Debug扩展结构
M：增强乘法器（32 x 8）支持64位结果
I：EmbeddedCE逻辑
- 3级流水线，属于V4T体系
- 冯.诺伊曼架构
- CPI（Cycle Per Instruction）=1.9
- 曾经最流行的低端ARM核
ARM7TDMI的内核结构图
3级流水线：取值解码执行，从而允许 一些操作同时运行。Pipeline
需要注意的是，PC指向的是将要被预取的指令，而不是执行的指令。一般调试工具会隐藏这个细节。
理想的3级流水线
- 所有的操作都是在寄存器进行（单独一个周期执行）
- 6个时钟周期执行了6条指令
- Clock cycles per instruction (CPI) = 1
存在LDR内存操作的流水线
- 存在一个LDR的内存读取操作指令
- 6个时钟周期执行了4条指令
- Clock cycles per instruction (CPI) = 1.5
存在分支指令的流水线
分支指令的存在可能打断流水线的运行
4.2 ARM9TDMI
- V4T架构，5级流水线，CPI约为1.5
- 时钟频率得到最大提高
- 哈佛体系，增加了可访问内存的带宽，可同时对指令内存和数据内存进行访问。
- 一般支持内置Cache.
ARM9TDMI的流水线技术
ARM9TDMI的理想流水线
LDR指令不会引起流水线互锁
6个时钟周期执行了6条指令
Clock cycles per instruction (CPI) = 1
紧接着LDR指令后用相同寄存器的数据操作会引起互锁,原因使用相同的寄存器，后面的指令执行依赖相同寄存器。
7个时钟周期执行了6条指令，CPI=1.2
4.3 ARM11
ARM V6架构，8级流水线，支持静态和动态的分支预测以及返回堆栈
低延迟的中断模式
内部可配置的TCM
支持64位内存接口
集成的VFP处理器（可选）
4.4 Cortex系列
