ARM處理器是Acorn計(jì)算機(jī)有限公司面向低預(yù)算市場(chǎng)設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器。更早稱作AcornRISCMachine。ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì)，但也配備16位指令集，一般來講比等價(jià)32位代碼節(jié)省達(dá)35%，卻能保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì).

定義

ARM的Jazelle技術(shù)使Java加速得到比基于軟件的Java虛擬機(jī) - JVM高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增強(qiáng)的16位和32位算術(shù)運(yùn)算能力，提高了性能和靈活性。ARM還提供兩個(gè)前沿特性來輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調(diào)試，它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核 - ETMS系列。

特點(diǎn)

ARM處理器的三大特點(diǎn)是：耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集和合作伙伴眾多。

1、體積小、低功耗、低成本、高性能；

2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；

3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快；

4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成；

5、尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高；

6、指令長度固定。

體系結(jié)構(gòu)

體系結(jié)構(gòu)

1?CISC（Complex　Instruction　Set　Computer，復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)）

在CISC指令集的各種指令中，大約有20%的指令會(huì)被反復(fù)使用，占整個(gè)程序代碼的80%。而余下的指令卻不經(jīng)常使用，在程序設(shè)計(jì)中只占20%。

2?RISC（Reduced　Instruction　Set　Computer，精簡指令集計(jì)算機(jī)）

RISC結(jié)構(gòu)優(yōu)先選取使用頻最高的簡單指令，避免復(fù)雜指令；將指令長度固定，指令格式和尋址方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制等

RISC體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具有如下特點(diǎn)：

1　采用固定長度的指令格式，指令歸整、簡單、基本尋址方式有2～3種。

2　使用單周期指令，便于流水線操作執(zhí)行。

3　大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對(duì)寄存器進(jìn)行操作，只有加載/存儲(chǔ)指令可以訪問存儲(chǔ)器，以提高指令的執(zhí)行效率。

除此以外，ARM體系結(jié)構(gòu)還采用了一些特別的技術(shù)，在保證高性能的前提下盡量縮小芯片的面積，并降低功耗：

4　所有的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，從而提高指令的執(zhí)行效率。

5　可用加載/存儲(chǔ)指令批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。

6　可在一條數(shù)據(jù)處理指令中同時(shí)完成邏輯處理和移位處理。

7　在循環(huán)處理中使用地址的自動(dòng)增減來提高運(yùn)行效率。

寄存器結(jié)構(gòu)

ARM處理器共有37個(gè)寄存器，被分為若干個(gè)組（BANK），這些寄存器包括：

1　31個(gè)通用寄存器，包括程序計(jì)數(shù)器（PC指針），均為32位的寄存器。

2　6個(gè)狀態(tài)寄存器，用以標(biāo)識(shí)CPU的工作狀態(tài)及程序的運(yùn)行狀態(tài)，均為32位，只使用了其中的一部分。

指令結(jié)構(gòu)

ARM微處理器的在較新的體系結(jié)構(gòu)中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令為32位的長度，Thumb指令為16位長度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價(jià)的ARM代碼相比較，可節(jié)省30%～40%以上的存儲(chǔ)空間，同時(shí)具備32位代碼的所有優(yōu)點(diǎn)。

體系結(jié)構(gòu)擴(kuò)充

當(dāng)前ARM體系結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充包括：

·Thumb?16位指令集，為了改善代碼密度；

·DSP?DSP應(yīng)用的算術(shù)運(yùn)算指令集；

·Jazeller?允許直接執(zhí)行Java字節(jié)碼。

ARM處理器系列提供的解決方案有：

·無線、消費(fèi)類電子和圖像應(yīng)用的開放平臺(tái)；

·存儲(chǔ)、自動(dòng)化、工業(yè)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)；

·智能卡和SIM卡的安全應(yīng)用。

主要模式

處理器工作模式說明

用戶模式 - usr?ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)

系統(tǒng)模式 - sys?運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)

快中斷模式 - fiq?支持高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理

管理模式 - svc?操作系統(tǒng)保護(hù)模式

數(shù)據(jù)訪問終止模式 - abt?用于虛擬存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)器保護(hù)

中斷模式 - irq?用于通用的中斷處理

未定義指令終止模式 - und?支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真

除用戶模式外，其余6種模式稱為非用戶模式或特權(quán)模式；用戶模式和系統(tǒng)模式之外的5種模式稱為異常模式。ARM處理器的運(yùn)行模式可以通過軟件改變，也可以通過外部中斷或異常處理改變。

歷史發(fā)展

1978年12月5日，物理學(xué)家赫爾曼·豪澤（Hermann?Hauser）和工程師Chris?Curry，在英國劍橋創(chuàng)辦了CPU公司（Cambridge?Processing?Unit），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公司改名為Acorn公司。

起初，Acorn公司打算使用摩托羅拉公司的16位芯片，但是發(fā)現(xiàn)這種芯片太慢也太貴。"一臺(tái)售價(jià)500英鎊的機(jī)器，不可能使用價(jià)格100英鎊的CPU！"他們轉(zhuǎn)而向Intel公司索要80286芯片的設(shè)計(jì)資料，但是遭到拒絕，于是被迫自行研發(fā)。

Roger?Wilson和Steve?Furber

Roger?Wilson和Steve?Furber

1985年，Roger?Wilson和Steve?Furber設(shè)計(jì)了他們自己的第一代32位、6M?Hz的處理器，用它做出了一臺(tái)RISC指令集的計(jì)算機(jī)，簡稱ARM（Acorn?RISC?Machine）。這就是ARM這個(gè)名字的由來。

RISC的全稱是"精簡指令集計(jì)算機(jī)"（reduced?instruction?set?computer），它支持的指令比較簡單，所以功耗小、價(jià)格便宜，特別適合移動(dòng)設(shè)備。早期使用ARM芯片的典型設(shè)備，就是蘋果公司的牛頓PDA。

20世紀(jì)80年代后期，ARM很快開發(fā)成Acorn的臺(tái)式機(jī)產(chǎn)品，形成英國的計(jì)算機(jī)教育基礎(chǔ)。

1990年11月27日，Acorn公司正式改組為ARM計(jì)算機(jī)公司。蘋果公司出資150萬英鎊，芯片廠商VLSI出資25萬英鎊，Acorn本身則以150萬英鎊的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和12名工程師入股。公司的辦公地點(diǎn)非常簡陋，就是一個(gè)谷倉。20世紀(jì)90年代，ARM?32位嵌入式RISC - Reduced?lnstruction?Set?Computer處理器擴(kuò)展到世界范圍，占據(jù)了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。ARM公司既不生產(chǎn)芯片也不銷售芯片，它只出售芯片技術(shù)授權(quán)。

在中國

ARM公司中國總部設(shè)立在上海，執(zhí)行中國地區(qū)所有的產(chǎn)品業(yè)務(wù)和售后支持。其中在深圳設(shè)有辦事處，專門處理ARM相關(guān)技術(shù)問題。

ARM在中國主要從事ARM?IP內(nèi)核方面的工作，對(duì)于?ARM軟件工具，包括DS-5，RVDS，MDK-ARM等則不直接進(jìn)行銷售，由其中國區(qū)代理商米爾科技作為渠道分銷商，負(fù)責(zé)銷售開發(fā)工具和客戶服務(wù)。

市場(chǎng)前景

微軟公司（2011年）宣布，下一版Windows將正式支持ARM處理器。這是計(jì)算機(jī)工業(yè)發(fā)展歷史上的一件大事，標(biāo)識(shí)著x86處理器的主導(dǎo)地位發(fā)生動(dòng)搖。在移動(dòng)設(shè)備市場(chǎng)，ARM處理器的市場(chǎng)份額超過90%；在服務(wù)器市場(chǎng)，2011年就會(huì)有2.5GHz的服務(wù)器上市；在桌面電腦市場(chǎng)，又有了微軟的支持。ARM成為主流，恐怕指日可待。難怪有人驚呼，Intel公司將被擊敗！ARM微處理器核技術(shù)廣泛應(yīng)用于便攜式通信產(chǎn)品、手持運(yùn)算、多媒體和嵌入式解決方案等領(lǐng)域，已成為RISC的標(biāo)準(zhǔn)。

與這場(chǎng)轟轟烈烈的變革相比，它的主角ARM公司卻沒有受到太多的關(guān)注，顯得不太起眼。這家遠(yuǎn)離硅谷、位于劍橋大學(xué)的英國公司，到底是怎么走到打開市場(chǎng)的，居然能將芯片巨人Intel拉下馬？

展望未來，即使Intel成功地實(shí)施了Atom戰(zhàn)略，將x86芯片的功耗和價(jià)格大大降低，它與ARM競爭也將非常吃力。因?yàn)锳RM的商業(yè)模式是開放的，任何廠商都可以購買授權(quán)，所以未來并不是Intel?vs.?ARM，而是Intel?vs.?世界上所有其他半導(dǎo)體公司。那樣的話，Intel的勝算能有多少呢？

2012年10月29日AMD做出了一個(gè)震驚業(yè)界的宣布：AMD將會(huì)設(shè)計(jì)基于64-bit?ARM架構(gòu)的處理器，首先從云和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器領(lǐng)域開始。AMD、ARM在服務(wù)器領(lǐng)域的合作已經(jīng)得到了戴爾、惠普兩大服務(wù)器廠商，以及服務(wù)器系統(tǒng)廠商RedHat的鼎力支持，新的生態(tài)系統(tǒng)已具雛形，AMD能否借此東山再起？

AMD的首批ARM處理器于2014年問世，仍將披掛Opteron皓龍品牌。這種64位的多核心SoC會(huì)針對(duì)數(shù)據(jù)中心中份額最大的密集型高能效服務(wù)器進(jìn)行優(yōu)化，提供現(xiàn)代計(jì)算體驗(yàn)，并整合收購而來的SeaMicro?Freedom超級(jí)計(jì)算光纖互聯(lián)技術(shù)。

系列產(chǎn)品

ARM7系列　ARM9系列　ARM9E系列　ARM10E系列

SecurCore系列　Intel的StrongARM?ARM11系列?Intel的Xscale

其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10為4個(gè)通用處理器系列，每一個(gè)系列提供一套相對(duì)獨(dú)特的性能來滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求。SecurCore系列專門為安全要求較高的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。

Axxia?4500通信處理器基于采用28納米工藝的ARM?4核Cortex-A15處理器，并搭載ARM全新CoreLink?CCN-504高速緩存一致性互連技術(shù)，實(shí)現(xiàn)安全低功耗和最佳性能。

ARM公司在經(jīng)典處理器ARM11以后的產(chǎn)品改用Cortex命名，并分成A、R和M三類，旨在為各種不同的市場(chǎng)提供服務(wù)。

ARM內(nèi)核

新款A(yù)RMv8架構(gòu)ARMCortex-A50處理器系列產(chǎn)品，進(jìn)一步擴(kuò)大ARM在高性能與低功耗領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。該系列率先推出的是Cortex-A53與Cortex-A57處理器以及最新節(jié)能64位處理技術(shù)與現(xiàn)有32位處理技術(shù)的擴(kuò)展升級(jí)。該處理器系列的可擴(kuò)展性使ARM的合作伙伴能夠針對(duì)智能手機(jī)、高性能服務(wù)器等各類不同市場(chǎng)需求開發(fā)系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）。

ARMCortex-A50處理器系列:

提供Cortex-A57與Cortex-A53兩款處理器，可選配密碼編譯加速器，為驗(yàn)證軟件提高10倍的運(yùn)行速度與ARMMali圖形處理器系列互用，適用于圖形處理器計(jì)算應(yīng)用具有AMBA系統(tǒng)一致性，與CCI-400、CCN-504等ARMCoreLink緩存一致性結(jié)構(gòu)組件達(dá)成多核心緩存一致性。

ARMCortex-A57處理器:

最先進(jìn)、單線程性能最高的ARM應(yīng)用處理器能提升，以滿足供智能手機(jī)從內(nèi)容消費(fèi)設(shè)備轉(zhuǎn)型為內(nèi)容生產(chǎn)設(shè)備的需求，并在相同功耗下實(shí)現(xiàn)最高可達(dá)現(xiàn)有超級(jí)手機(jī)三倍的性能計(jì)算能力可相當(dāng)于傳統(tǒng)PC，但僅需移動(dòng)設(shè)備的功耗成本即可運(yùn)行，無論企業(yè)用戶或普通消費(fèi)者均可享受低成本與低耗能針對(duì)高性能企業(yè)應(yīng)用提高了產(chǎn)品可靠度與可擴(kuò)展性。

ARMCortex-A53處理器:

史上效率最高的ARM應(yīng)用處理器，使用體驗(yàn)相當(dāng)于當(dāng)前的超級(jí)手機(jī)，但功耗僅需其四分之一結(jié)合可靠性特點(diǎn)，可擴(kuò)展數(shù)據(jù)平面（dataplane）應(yīng)用可將每毫瓦及每平方毫米性能發(fā)揮到極致針對(duì)個(gè)別線程計(jì)算應(yīng)用程序進(jìn)行了傳輸處理優(yōu)化Cortex-A53處理器結(jié)合Cortex-A57及ARM的big.LITTLE處理技術(shù)，能使平臺(tái)擁有最大的性能范圍，同時(shí)大幅減少功耗。

設(shè)計(jì)文件

設(shè)計(jì)文件講求精簡又快速的設(shè)計(jì)方式，整體電路化卻又不采用微碼，就像早期使用在Acorn微電腦的8位6502處理器。

ARM架構(gòu)包含了下述RISC特性：

讀取/儲(chǔ)存?架構(gòu)不支援地址不對(duì)齊內(nèi)存存?。ˋRMv6內(nèi)核現(xiàn)已支援）正交指令集（任意存取指令可以任意的尋址方式存取數(shù)據(jù)Orthogonal?instruction?set）大量的16?×?32-bit?寄存器陣列（register?file）固定的32?bits?操作碼（opcode）長度，降低編碼數(shù)量所產(chǎn)生的耗費(fèi)，減輕解碼和流水線化的負(fù)擔(dān)。大多均為一個(gè)CPU周期執(zhí)行。為了補(bǔ)強(qiáng)這種簡單的設(shè)計(jì)方式，相較于同時(shí)期的處理器如Intel?80286和Motorola?68020，還多加了一些特殊設(shè)計(jì)：

大部分指令可以條件式地執(zhí)行，降低在分支時(shí)產(chǎn)生的負(fù)重，彌補(bǔ)分支預(yù)測(cè)器（branch?predictor）的不足。算數(shù)指令只會(huì)在要求時(shí)更改條件編碼（condition?code）32-bit筒型位移器（barrel?shifter）可用來執(zhí)行大部分的算數(shù)指令和尋址計(jì)算而不會(huì)損失效能強(qiáng)大的索引尋址模式（addressing?mode）精簡但快速的雙優(yōu)先級(jí)中斷子系統(tǒng)，具有可切換的暫存器組有個(gè)附加在ARM設(shè)計(jì)中好玩的東西，就是使用一個(gè)4-bit?條件編碼?在每個(gè)指令前頭，表示每支指令的執(zhí)行是否為有條件式的

這大大的減低了在內(nèi)存存取指令時(shí)用到的編碼位，換句話說，它避免在對(duì)小型敘述如if做分支指令。有個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的范例引用歐幾里德的最大公因子算法：

在C編程語言中，循環(huán)為：

int?gcd? - int?i,?int?j

{

while? - i?!=?j?if? - i?>?j?i?-=?j;?else?j?-=?i;?return?i;

}

在ARM?匯編語言中，循環(huán)為：

loop?CMP?Ri,?Rj?;

設(shè)定條件為?"NE" - 不等于?if? - i?!=?j?;?"GT" - 大于?if? - i?>?j,?;?or?"LT" - 小于?if? - i?<?j?SUBGT?Ri,?Ri,?Rj?;?若?"GT" - 大于,?i?=?i-j;?SUBLT?Rj,?Rj,?Ri?;?若?"LT" - 小于,?j?=?j-i;?BNE?loop?;?若?"NE" - 不等于，則繼續(xù)回圈這避開了then和else子句之間的分支。

另一項(xiàng)指令集的特色是，能將位移（shift）和回轉(zhuǎn)（rotate）等功能并成"資料處理"型的指令（算數(shù)、邏輯、和暫存器之間的搬移），因此舉例來說，一個(gè)C語言的敘述

a?+=? - j?<<?2;在ARM之下，可簡化成只需一個(gè)word和一個(gè)cycle即可完成的指令

ADD?Ra,?Ra,?Rj,?LSL?#2這結(jié)果可讓一般的ARM程式變得更加緊密，而不需經(jīng)常使用內(nèi)存存取，流水線也可以更有效地使用。即使在ARM以一般認(rèn)定為慢速的速度下執(zhí)行，與更復(fù)雜的CPU設(shè)計(jì)相比它仍能執(zhí)行得不錯(cuò)。

ARM處理器還有一些在其他RISC的架構(gòu)所不常見到的特色，例如PC-相對(duì)尋址（的確在ARM上PC為16個(gè)暫存器的其中一個(gè)）以及?前遞加或后遞加的尋址模式。

另外一些注意事項(xiàng)是?ARM?處理器會(huì)隨著時(shí)間，不斷地增加它的指令集。某些早期的?ARM?處理器（比ARM7TDMI更早），譬如可能并未具備指令可以讀取兩?Bytes?的數(shù)量，因此，嚴(yán)格來講，對(duì)這些處理器產(chǎn)生程式碼時(shí)，就不可能處理如?C?語言物件中使用?"volatile?short"?的資料型態(tài)。

ARM7?和大多數(shù)較早的設(shè)計(jì)具備三階段的流水線化（Pipeline）：提取指令、解碼，并執(zhí)行。較高效能的設(shè)計(jì)，如?ARM9，則有五階段的流水線化。提高效能的額外方式，包含一顆較快的加法器，和更廣的分支預(yù)測(cè)邏輯線路。

這個(gè)架構(gòu)使用“協(xié)處理器”提供一種非侵入式的方法來延伸指令集，可透過軟件下?MCR、MRC、MRRC和MCRR?等指令來對(duì)協(xié)處理器尋址。協(xié)處理器空間邏輯上通常分成16個(gè)協(xié)處理器，編號(hào)分別從?0?至?15?，而第15號(hào)協(xié)處理器（CP15）是保留用作某些常用的控制功能，像是使用高速緩存和記憶管理單元運(yùn)算（若包含于處理器時(shí)）。

在?ARM?架構(gòu)的機(jī)器中，周邊裝置連接處理器的方式，通常透過將裝置的實(shí)體暫存器對(duì)應(yīng)到?ARM?的內(nèi)存空間、協(xié)處理器空間，或是連接到另外依序接上處理器的裝置（如總線）。協(xié)處理器的存取延遲較低，所以有些周邊裝置（例如?XScale?中斷控制器）會(huì)設(shè)計(jì)成可透過不同方式存?。ㄍ高^內(nèi)存和協(xié)處理器）。

Thumb

較新的ARM處理器有一種16-bit指令模式，叫做Thumb，也許跟每個(gè)條件式執(zhí)行指令均耗用4位的情形有關(guān)。在Thumb模式下，較小的opcode有更少的功能性。例如，只有分支可以是條件式的，且許多opcode無法存取所有CPU的暫存器。然而，較短的opcode提供整體更佳的編碼密度（注：意指程式碼在內(nèi)存中占的空間），即使有些運(yùn)算需要更多的指令。特別在內(nèi)存埠或總線寬度限制在32?以下的情形時(shí)，更短的Thumb?opcode能更有效地使用有限的內(nèi)存帶寬，因而提供比32位程式碼更佳的效能。典型的嵌入式硬件僅具有較小的32-bit?datapath尋址范圍以及其他更窄的16?bits尋址（例如Game?Boy?Advance）。在這種情形下，通常可行的方案是編譯成?Thumb?程式碼，并自行最佳化一些使用（非Thumb）32位指令集的CPU相關(guān)程式區(qū)，因而能將它們置入受限的32-bit總線寬度的內(nèi)存中。

首顆具備?Thumb?技術(shù)的處理器是?ARM7TDMI。所有?ARM9?和后來的家族，包括?XScale?都納入了?Thumb?技術(shù)。

Jazelle

ARM?還開發(fā)出一項(xiàng)技術(shù)，Jazelle?DBX? - Direct?Bytecode?eXecution，允許它們?cè)谀承┘軜?gòu)的硬件上加速執(zhí)行Java?bytecode，就如其他執(zhí)行模式般，當(dāng)呼叫一些無法支援bytecodes的特殊軟件時(shí)，能提供某些bytecodes的加速執(zhí)行。它能在現(xiàn)存的ARM與Thumb模式之間互相執(zhí)行。

首顆具備Jazelle技術(shù)的處理器是ARM926EJ-S：Jazelle以一個(gè)英文字母'J'標(biāo)示于CPU名稱中。它用來讓手機(jī)制造商能夠加速執(zhí)行Java?ME的游戲和應(yīng)用程式，也因此促使了這項(xiàng)技術(shù)不斷地開發(fā)。

Thumb-2

Thumb-2?技術(shù)首見于?ARM1156?核心?，并于2003年發(fā)表。Thumb-2?擴(kuò)充了受限的?16-bit?Thumb?指令集，以額外的?32-bit?指令讓指令集的使用更廣泛。因此?Thumb-2?的預(yù)期目標(biāo)是要達(dá)到近乎?Thumb?的編碼密度，但能表現(xiàn)出近乎?ARM?指令集在?32-bit?內(nèi)存下的效能。

Thumb-2也從?ARM?和?Thumb?指令集中派生出多種指令，包含位欄（bit-field）操作、分支建表（table?branches），和條件執(zhí)行等功能。

Thumb?Execution?Environment? - ThumbEE

ThumbEE，也就是所謂的Thumb-2EE，，業(yè)界稱為Jazelle?RCT技術(shù)，于2005年發(fā)表，首見于?Cortex-A8?處理器。ThumbEE?提供從?Thumb-2?而來的一些擴(kuò)充性，在所處的執(zhí)行環(huán)境（Execution?Environment）下，使得指令集能特別適用于執(zhí)行階段（Runtime）的編碼產(chǎn)生（例如即時(shí)編譯）。Thumb-2EE?是專為一些語言如?Limbo、Java、C#、Perl?和?Python，并能讓即時(shí)編譯器?能夠輸出更小的編譯碼卻不會(huì)影響到效能。

ThumbEE?所提供的新功能，包括在每次存取指令時(shí)自動(dòng)檢查是否有無效指標(biāo)，以及一種可以執(zhí)行陣列范圍檢查的指令，并能夠分支到分類器（handlers），其包含一小部份經(jīng)常呼叫的編碼，通常用于高階語言功能的實(shí)作，例如對(duì)一個(gè)新物件做內(nèi)存配置。

進(jìn)階?SIMD? - NEON

進(jìn)階?SIMD?延伸集，業(yè)界稱為NEON技術(shù)，它是一個(gè)結(jié)合?64?和?128?bit?的?SIMD（Single?Instruction?Multiple?Data?單指令多重?cái)?shù)據(jù)）指令集，其針對(duì)多媒體和訊號(hào)處理程式具備標(biāo)準(zhǔn)化加速的能力。NEON?可以在?10?MHz?的?CPU?上執(zhí)行?MP3?音效解碼，且可以執(zhí)行?13?MHz?頻率以下的?GSM?AMR? - Adaptive?Multi-Rate?語音編碼。NEON具有一組廣泛的指令集、各自的寄存器陣列，以及獨(dú)立執(zhí)行的硬件。NEON?支援?8-,?16-,?32-?和?64-bit?的整數(shù)及單精度浮點(diǎn)數(shù)據(jù)，并以SIMD?的方式運(yùn)算，執(zhí)行圖形和游戲處理中關(guān)于語音/視訊的部分。SIMD?在?向量超級(jí)處理機(jī)?中是個(gè)決定性的要素，它具備同時(shí)多項(xiàng)處理功能。在?NEON?技術(shù)中，SIMD?最高可支援到同時(shí)?16?個(gè)運(yùn)算。

VFP

VFP?是在協(xié)同處理器針對(duì)ARM架構(gòu)的衍生技術(shù)。它提供低成本的單精度和倍精度浮點(diǎn)運(yùn)算能力，并完全相容于ANSI/IEEE?Std?754-1985?二進(jìn)制浮點(diǎn)算數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。VFP?提供大多數(shù)適用于浮點(diǎn)運(yùn)算的應(yīng)用，例如PDA、智慧手機(jī)、語音壓縮與解壓、3D圖像以及數(shù)位音效、打印機(jī)、機(jī)上盒，和汽車應(yīng)用等。VFP?架構(gòu)也支援?SIMD（單指令多重?cái)?shù)據(jù)）平行化的短向量指令執(zhí)行。這在圖像和訊號(hào)處理等應(yīng)用上，非常有助于降低編碼大小并增加輸出效率。

在ARM-based處理器中，其他可見的浮點(diǎn)、或?SIMD?的協(xié)同處理器還包括了?FPA,?FPE,?iwMMXt。他們提供類似?VFP?的功能但在opcode層面上來說并不具有相容性。

安全性擴(kuò)充? - TrustZone

TrustZone - TM?技術(shù)出現(xiàn)在?ARMv6KZ?以及較晚期的應(yīng)用核心架構(gòu)中。它提供了一種低成本的方案，針對(duì)系統(tǒng)單芯片（SoC）內(nèi)加入專屬的安全核心，由硬件建構(gòu)的存取控制方式支援兩顆虛擬的處理器。這個(gè)方式可使得應(yīng)用程式核心能夠在兩個(gè)狀態(tài)之間切換（通常改稱為領(lǐng)域（worlds）以避免和其他功能領(lǐng)域的名稱混淆），在此架構(gòu)下可以避免資訊從較可信的核心領(lǐng)域泄漏至較不安全的領(lǐng)域。這種內(nèi)核領(lǐng)域之間的切換通常是與處理器其他功能完全無關(guān)聯(lián)性（orthogonal），因此各個(gè)領(lǐng)域可以各自獨(dú)立運(yùn)作但卻仍能使用同一顆內(nèi)核。內(nèi)存和周邊裝置也可因此得知內(nèi)核運(yùn)作的領(lǐng)域?yàn)楹危⒛茚槍?duì)這個(gè)方式來提供對(duì)裝置的機(jī)密和編碼進(jìn)行存取控制。典型的?TrustZone?技術(shù)應(yīng)用是要能在一個(gè)缺乏安全性的環(huán)境下完整地執(zhí)行操作系統(tǒng)，并在可信的環(huán)境下能有更少的安全性的編碼。

應(yīng)用選型

1、ARM微處理器內(nèi)核的選擇從前面所介紹的內(nèi)容可知，ARM微處理器包含一系列的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，用戶如果希望使用WinCE或標(biāo)準(zhǔn)Linux等操作系統(tǒng)以減少軟件開發(fā)時(shí)間，就需要選擇ARM720T以上帶有MMU（Memory?Management?Unit）功能的ARM芯片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都帶有MMU功能。而?ARM7TDMI則沒有MMU，不支持Windows?CE和標(biāo)準(zhǔn)Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU支持的操作系統(tǒng)可運(yùn)行于ARM7TDMI硬件平臺(tái)之上。事實(shí)上，uCLinux已經(jīng)成功移植到多種不帶MMU的微處理器平臺(tái)上，并在穩(wěn)定性和其他方面都有上佳表現(xiàn)。

2、系統(tǒng)的工作頻率在很大程度上決定了ARM微處理器的處理能力。ARM7系列微處理器的典型處理速度為0.9MIPS/MHz，常見的ARM7芯片系統(tǒng)主時(shí)鐘為20MHz-133MHz，ARM9系列微處理器的典型處理速度為1.1MIPS/MHz，常見的ARM9的系統(tǒng)主時(shí)鐘頻率為100MHz-?233MHz，ARM10最高可以達(dá)到700MHz.不同芯片對(duì)時(shí)鐘的處理不同，有的芯片只需要一個(gè)主時(shí)鐘頻率，有的芯片內(nèi)部時(shí)鐘控制器可以分別為ARM?核和USB、UART、DSP、音頻等功能部件提供不同頻率的時(shí)鐘。

3、大多數(shù)的ARM微處理器片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量都不太大，需要用戶在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)外擴(kuò)存儲(chǔ)器，但也有部分芯片具有相對(duì)較大的片內(nèi)存儲(chǔ)空間，如ATMEL的AT91F40162就具有高達(dá)2MB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)空間，用戶在設(shè)計(jì)時(shí)可考慮選用這種類型，以簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

4、片內(nèi)外圍電路的選擇除ARM微處理器核以外，幾乎所有的ARM芯片均根據(jù)各自不同的應(yīng)用領(lǐng)域，擴(kuò)展了相關(guān)功能模塊，并集成在芯片之中，我們稱之為片內(nèi)外圍電路，如USB接口、IIS接口、LCD控制器、鍵盤接口、RTC、ADC和DAC、DSP協(xié)處理器等，設(shè)計(jì)者應(yīng)分析系統(tǒng)的需求，盡可能采用片內(nèi)外圍電路完成所需的功能，這樣既可簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，同時(shí)提高系統(tǒng)的可靠性

相關(guān)新聞

搭載ARM芯片架構(gòu)的設(shè)備數(shù)量是英特爾的25倍。全世界99%的智能手機(jī)和平板電腦都采用ARM架構(gòu)。約有43億人每天都會(huì)觸摸一臺(tái)搭載ARM芯片的設(shè)備，占全球總?cè)丝诘?0%。

所有的iPhone和iPad都使用ARM的芯片，多數(shù)Kindle電子閱讀器和Android設(shè)備也都采用這一架構(gòu)。與這種廣泛觸角極不相稱的是，ARM的營收可以用少得可憐來形容。雖然全世界幾乎所有的智能手機(jī)幾乎都采用了該公司的芯片設(shè)計(jì)，但平均每賣出一款這樣的手機(jī)，該公司只能得到1美分，而英特爾的芯片單位收益卻高達(dá)數(shù)十至數(shù)百美元不等。

發(fā)展前景

ARM網(wǎng)絡(luò)陣營成員主要包括博通、Cavium和Freescale。其他合作包括與AMD一道為虛擬化軟件打造ENEA的合作、以及與AppliedMicro在虛擬機(jī)頂盒（vSTB）概念驗(yàn)證方面的合作。

大部分領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)/電信制造商正積極地將其下一代平臺(tái)遷移到ARM平臺(tái)上來，有理由相信在今后的幾年中，ARM在行業(yè)中將扮演一個(gè)極為重要的角色。