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詳解ARM架構(gòu)和處理器系列命名規(guī)則

處理器的命名應(yīng)該包含兩類:指令集架構(gòu)命名規(guī)則和處理器系列規(guī)則。

可見:架構(gòu)的命名比較規(guī)則從ARMv1到ARMv8,數(shù)字越大越先進(jìn)。x(variants) 分成四個(gè)組成部分:

但是處理器系列的命名就比較混亂了,因此接下來以架構(gòu)的順序來介紹ARM的歷史:

(1) ARMv1、ARMv2 這兩代沒有做CPU,沒有商業(yè)化;

(2)ARMv3 對(duì)應(yīng)的 CPU 是 ARM6,它作為IP核、獨(dú)立的處理器、具有片上高速緩存、MMU和寫緩沖的集成CPU;

(3)ARMv4 首次增加 Thumb 指令集:

有符號(hào)和無符號(hào)的半字讀取和寫入指令。
帶符號(hào)的字節(jié)讀取和寫入指令。

增加了處理器的系統(tǒng)模式(特權(quán)模式)。在該模式下,使用的是用戶模式下的寄存器。

為結(jié)構(gòu)定義的操作預(yù)留一些SWI(軟中斷指令)空間

ARMv4和ARMv4T結(jié)構(gòu)的處理器得到了廣泛的應(yīng)用。SA-110、SA-1110等是基于ARMv4的;

對(duì)應(yīng)的 CPU 有:ARM7TDMI、ARM720T、 ARM9TDMI、ARM940T、ARM920T、Intel的StrongARM等是基于ARMv4T版本。

(4) ARMv5 包括v5TE和v5TEJ ,v5TE在v5T的基礎(chǔ)上增加了信號(hào)處理(DSP)指令集,v5TEJ除了具備v5T的功能外,還可以執(zhí)行JAVA字節(jié) 代碼,是在ARM上執(zhí)行JAVA指令的效率提高了5-10倍,并且降低了功耗。

對(duì)應(yīng)的 CPU 有:

ARMv5TE指令集:ARM9-E-S,ARM966-E-S,ARM1020-E,ARM1022-E,ARM940-T

ARMv5EJ指令集:ARM926-EJ-S,ARM7-EJ-S,ARM1026-EJ-S

(5) ARMv6 首次增加 SIMD,升級(jí)為 Thunmb-2,首次增加TrustZone;

ARMv6是2001年發(fā)布的。其目標(biāo)是在有效的芯片面積上為嵌入式系統(tǒng)提供更高的性能。

對(duì)應(yīng) CPU 有:ARM1136-J(F)-S,ARM1156-J(F)-S,ARM1176-J(F)-S,ARM11 MPCore

ARMv6是ARM進(jìn)化史上的一個(gè)重要里程碑:從那時(shí)候起,許多突破性的新技術(shù)被引進(jìn),存儲(chǔ)器系統(tǒng)加入了很多的嶄新的特性,單指令流多數(shù)據(jù)流(SIMD)指令也是從v6開始首次引入的。而最前衛(wèi)的新技術(shù),就是經(jīng)過優(yōu)化的Thumb‐2指令集,它專為低成本的單片機(jī)及汽車組件市場(chǎng)。

(6)ARMv7 首次增加 M(長(zhǎng)乘法指令),NEON(DSP+SIMD),2004年發(fā)布了新的ARMv7體系結(jié)構(gòu)。在這個(gè)版本中,內(nèi)核架構(gòu)首次從單一款式變成3種款式。

CPU 系列名字為“Cortex”,分為了3個(gè)款式:A、R、M & SC;

(6.1)A 系列,支持大型嵌入式系統(tǒng),如手機(jī);

節(jié)能:A5,A7

平衡:A8,A9

性能:A15,A17

(6.2)R 系列,Real-time 處理器,即執(zhí)行一個(gè)指令段的耗時(shí)是固定時(shí)鐘周期數(shù),用于高端的嵌入式系統(tǒng),尤其是那些帶有實(shí)時(shí)要求的--又要快又要實(shí)時(shí)。

用于比如汽車控制,這種不允許隨機(jī)執(zhí)行時(shí)間的應(yīng)用

功能安全:R4,R5

存儲(chǔ)、調(diào)制解調(diào):R7,R8

(6.3)M 系列,單片機(jī)市場(chǎng),搶8051的生意;

超低的功耗、面積:M0,M0+

平衡:M3,M4,M7

(6.4)SC(SecurCore)系列,主打“安全”,面向支付、政府、SIM 卡

SC000,SC300;

(7)ARMv8 首次增加 指令集A64,可執(zhí)行64位指令;可在 32位 和 64位 之間切換;是ARM公司為滿足新需求而重新設(shè)計(jì)的一個(gè)架構(gòu),是近20年來,ARM架構(gòu)變動(dòng)最大的一次。它引入的Execution State、Exception Level、Security State等新特性,已經(jīng)和我們對(duì)舊的ARM架構(gòu)的認(rèn)知,有很大差距了。

(7.1)A 系列,

節(jié)能:A32,A35

平衡:A53,

性能:A57,A72,A73

(7.2)R 系列

功能安全:R52

(7.3)M 系列,

超低的功耗、面積:M23

平衡:M33

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