第1章 ARM处理器

1.1 ARM简介

ARM是Advanced RISC Machines的缩写。ARM公司在1990年成立于英国，是微处理器行业的一家知名企业。该公司不但自己设计大量廉价、高性能、低功耗的RISC处理器、开发相关技术及软件，而且还转让其设计许可，让合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。这使得ARM公司在世界范围的合作伙伴超过100个，其中包括许多半导体工业的著名公司。正是这些大量的开发工具和丰富的第三方资源，共同保证了ARM处理器核在全球的领先地位。

1.1.1 ARM的特点

ARM 公司的处理器具有性能高、成本低和能耗小的特点，适用于多种领域，如嵌入控制、教育/消费类多媒体、DSP和移动式应用等。

ARM是精简指令集计算机，其外型较小但性能高。它集成了非常典型的RISC结构特性，包括：

（1）大而统一的寄存器文件；

（2）装载/保存结构，数据处理的操作只针对寄存器的内容，而不直接对存储器进行操作；

（3）简单的寻址模式，所有装载/保存的地址都只由寄存器内容和指令域决定；

（4）统一和固定长度的指令域，简化了指令的译码。

此外，ARM体系结构还提供以下功能：

（1）每一条数据处理指令都对算术逻辑单元（ALU）和移位器控制，以实现对 ALU和移位器的最大利用；

（2）自动增址和自动减址的寻址模式实现了程序循环的优化；

（3）多寄存器装载和存储指令实现最大数据吞吐量；

（4）所有指令都能以最快的速度执行。

这些在基本RISC结构上增强的特性使ARM处理器在高性能、低代码规模、低功耗和小硅片尺寸方面取得了良好的平衡。

1.1.2 ARM系列处理器

ARM 公司开发了很多系列的 ARM 处理器核，目前最新的系列已经是 ARM11 了， ARM6 以及较早的版本几乎不在使用，现在应用比较多的是 ARM7 系列、ARM9 系列、ARM9E系列、ARM10系列、SecurCore系列和Intel的StrongARM、XScale系列。由于本书所主要介绍的ADI公司研发的ADuC7026使用的是ARM7TDMI内核，因此下面着重介绍一下ARM7系列。

ARM7 系列包括 ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、带有高速缓存处理器宏单元的ARM720T 和扩充了 Jazelle 的 ARM7EJ-S。该系列处理器提供 Thumb16 位压缩指令集和Embedded ICE JTAG软件调试方式，适合应用于更大规模的SoC设计中。其中ARM720T高速缓存处理宏单元还提供8KB缓存、读缓冲和具有内存管理功能的高性能处理器，支持Linux、Symbian OS和Windows CE等操作系统。

ARM7系列广泛应用于多媒体和嵌入式设备，包括Internet设备、网络和调制解调器设备以及移动电话、PDA 等无线设备。目前，无线信息设备领域的前景非常广阔，因此ARM7系列也瞄准了下一代智能化多媒体无线设备领域的应用。