arm體系結(jié)構(gòu)與編程

1、第一章第一章ARM概述及其基本編程模型概述及其基本編程模型ARM芯片具有RISC體系的一般特點(diǎn)，如：?具有大量的寄存器?絕大多數(shù)操作都在寄存器中進(jìn)行，通過LoadSte的體系在內(nèi)存和寄存器之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞?尋址方式簡單?采用固定長度的指令格式除此之外，ARM體系采用了一些特殊的技術(shù)，在保證高性能的同時盡量減少芯片體積，減低芯片的功耗，這些技術(shù)包括：?在同一條數(shù)據(jù)處理指令中包含算術(shù)邏輯處理單元和移位處理?使用地址自動增加（減少）；來優(yōu)化程

2、序中循環(huán)處理?LoadSte指令可以批量傳輸數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?所有指令都可以根據(jù)前面指令執(zhí)行的結(jié)果，決定是否執(zhí)行，以提高指令執(zhí)行的效率1.2ARM體系結(jié)構(gòu)的版本及命名方法體系結(jié)構(gòu)的版本及命名方法迄今為止，ARM體系結(jié)構(gòu)共定義了6個版本，版本號分別為1~6.從版本1到版本6，ARM體系的指令功能不斷擴(kuò)大，同時，各版本中還有一些變種，這些變種定義了該版本指令集中不同的功能。ARM處理器系類中的各種處理器，其采用的實(shí)現(xiàn)技術(shù)各不相同

3、，性能差別很大，應(yīng)用場合也有所不同，但是只要它們支持相同的ARM體現(xiàn)版本，基于它們的應(yīng)用軟件將是兼容的。1.2.1ARM體系結(jié)構(gòu)的版本體系結(jié)構(gòu)的版本1.版本版本1本版本在ARM1中實(shí)現(xiàn)，但沒有在商業(yè)產(chǎn)品中使用。它包括下列指令：?處理乘法指令之外的基本數(shù)據(jù)處理指令?基于字節(jié)，字，多字的讀取和寫入指令（LoadSte）?包括子程序調(diào)用指令BL在內(nèi)的跳轉(zhuǎn)指令?供操作系統(tǒng)使用的軟件中斷指令SWI本版本中地址空間是26位，目前已經(jīng)不再使用2.版本

4、版本2與版本1相比，版本2增加了下列指令：?乘法指令和乘加法指令?支持協(xié)處理器的指令?對于FIQ模式，提供了額外的兩個備份寄存器?SWP指令及SWPB指令本版本中地址空間是26位，目前已經(jīng)不再使用3.版本版本3版本3較以前的版本發(fā)生了比較大的變化。主要改進(jìn)部分如下：與ARM指令集相比，Thumb指令集具有以下局限：?完成相同的操作，Thumb指令通常需要更多的指令。因此，在對系統(tǒng)運(yùn)行時間要求苛刻的應(yīng)用場合，ARM指令集更為合適。?Thu

5、mb指令集沒有包含進(jìn)行異常處理時需要的一些指令，因此在異常中斷的低級處理時，his需要使用ARM指令。這種限制決定了Thumb指令需要和ARM指令配合使用。對于支持Thumb指令的ARM體系版本，使用符號T來表示目前Thumb指令集具有以下兩個版本：?Thumb指令集版本1本版本用于ARM體系版本4的T變種。?Thumb指令集版本2本版本用于ARM體系版本5的T變種與版本1相比，Thumb指令集的版本2具有以下特點(diǎn)：?通過增加指令和對已

6、有指令的修改，提高ARM指令和Thumb指令混合使用時的效率?增加了軟件斷點(diǎn)指令?更加嚴(yán)格地定義了Thumb乘法指令對條件標(biāo)志位的影響這些特點(diǎn)和ARM體系版本4到版本5進(jìn)行的擴(kuò)展密切相關(guān)。實(shí)際上，通常并不使用Thumb版本號，而是使用相應(yīng)的ARM版本號。2、Thumb指令集（指令集（T變種）變種）M變種增加了兩條用于進(jìn)行長乘法操作的ARM指令。其中一條指令用于實(shí)現(xiàn)32為整數(shù)乘以32位整數(shù)，生成64位整數(shù)的長乘法操作；另一條指令用于實(shí)現(xiàn)3

7、2位整數(shù)乘以32位整數(shù)，然后加上32位整數(shù)，生成64位整數(shù)的長乘加操作。在需要這種長乘法的應(yīng)用場合M變種很適合然而，在有些應(yīng)用場合中，乘法操作的性能并不重要，但對于尺寸要求很苛刻，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時就不合適增加M變種的功能。M變種首先在ARM體系版本3中加入。如果沒有上訴的設(shè)計方面的限制，在ARM體系版本4以及其后的版本中，M變種是系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)部分。對于支持長乘法ARM指令的ARM體系版本，使用字符M來表示。3、增強(qiáng)型、增強(qiáng)型DSP指令（指令（

8、E變種）變種）E變種包含了一些附加的指令，這些指令用于增強(qiáng)處理器對一些典型的DSP算法的處理性能。主要包括：?幾條新的實(shí)現(xiàn)16位數(shù)據(jù)乘法和乘加法操作的指令?實(shí)現(xiàn)飽和的帶符號的加減法操作的指令。所謂飽和的加減法操作是在加減法操作溢出時，結(jié)果并不進(jìn)行卷繞，而是使用最大的整數(shù)或者最小的負(fù)數(shù)來表示。?進(jìn)行雙字?jǐn)?shù)據(jù)操作的指令，包括雙字讀取指令LDRD，雙字寫入指令STRD和些處理器的寄存器傳輸指令MCRRMRRC.?Cache預(yù)取指令PLDE變種