列举几个主流arm架构及其应用（详谈ARM架构与ARM内核发展史）

小君 2023-05-01 12:08:36 586

列举几个主流arm架构及其应用（详谈ARM架构与ARM内核发展史）1.2 ARM各架构之间区别即ARMv1/2/3等是指令集的架构，ARM7/9等是基于架构设计出的内核处理器。ARM的架构都是基于RISC指令集而设计的，内核是实现这一指令集的硬件架构的基础。目前为止，ARM总共发布8种架构：ARMv1、ARMv2、ARMv3、ARMv4、ARMv5、ARMv6、ARMv7 、ARMv8，这是ARM架构指令集的多个v版本。基于不同的ARM架构可以设计出不同特点的内核处理器。比如基于ARMv3架构设计出的处理器ARM6、ARM7，这两款处理器适用于不同的场景，硬件可能不同，但是架构指令集是一样的。好比盖房子，刚开始因为水平低流行盖平房，这就是一种架构(ARMv5)，然后这种平房架构你可以设计出一款独立卫生间的款式，这叫ARM7内核。然后其他人(芯片设计公司)想盖房子的就买你这个图纸去盖，接着过一段时间，有人觉得光独立卫生间还不够啊，我还想有个小

列举几个主流arm架构及其应用（详谈ARM架构与ARM内核发展史）(1)

1、ARM架构与ARM内核

1.1 ARM架构与内核简述

目前为止，ARM总共发布8种架构：ARMv1、ARMv2、ARMv3、ARMv4、ARMv5、ARMv6、ARMv7 、ARMv8，这是ARM架构指令集的多个v版本。

基于不同的ARM架构可以设计出不同特点的内核处理器。比如基于ARMv3架构设计出的处理器ARM6、ARM7，这两款处理器适用于不同的场景，硬件可能不同，但是架构指令集是一样的。

好比盖房子，刚开始因为水平低流行盖平房，这就是一种架构(ARMv5)，然后这种平房架构你可以设计出一款独立卫生间的款式，这叫ARM7内核。然后其他人(芯片设计公司)想盖房子的就买你这个图纸去盖，接着过一段时间，有人觉得光独立卫生间还不够啊，我还想有个小院子! 好吧，那ARM就满足你们的要求，出个带小院子的款式(ARM9)。

即ARMv1/2/3等是指令集的架构，ARM7/9等是基于架构设计出的内核处理器。ARM的架构都是基于RISC指令集而设计的，内核是实现这一指令集的硬件架构的基础。

1.2 ARM各架构之间区别

1.2.1 ARM版本Ⅰ：V1版架构

该版架构只在原型机ARM1出现过，只有26位的寻址空间，没有用于商业产品。其基本性能有:

基本的数据处理指令（无乘法）；
基于字节、半字和字的Load/Store指令;
转移指令，包括子程序调用及链接指令；
供操作系统使用的软件中断指令SWI；
寻址空间：64MB（226）。

1.2.2 ARM版本Ⅱ：V2版架构

该版架构对V1版进行了扩展，例如ARM2和ARM3（V2a）架构。包含了对32位乘法指令和协处理器指令的支持。

版本2a是版本2的变种，ARM3芯片采用了版本2a，是第一片采用片上cache的ARM处理器。同样为26位寻址空间，现在已经废弃不再使用。V2版架构与版本V1相比，增加了以下功能：

乘法和乘加指令；
支持协处理器操作指令；
快速中断模式；
SWP/SWPB的最基本存储器与寄存器交换指令;
寻址空间：64MB。

1.2.3 ARM版本Ⅲ: V3版架构

ARM作为独立的公司，在1990年设计的第一个微处理器采用的是版本3的ARM6。它作为IP核、独立的处理器、具有片上高速缓存、MMU和写缓冲的集成CPU。

变种版本有3G和3M。版本3G是不与版本2a向前兼容的版本3，版本3M引入了有符号和无符号数乘法和乘加指令，这些指令产生全部64位结果。V3版架构（目前已废弃）对ARM体系结构作了较大的改动：

寻址空间增至32位（4GB）；
当前程序状态信息从原来的R15寄存器移到当前程序状态寄存器CPSR中（Current Program Status Register）;
增加了程序状态保存寄存器SPSR（SavedProgram Status Register）；
增加了两种异常模式，使操作系统代码可方便地使用数据访问中止异常、指令预取中止异常和未定义指令异常。；
增加了MRS/MSR指令，以访问新增的CPSR/SPSR寄存器；
增加了从异常处理返回的指令功能。

1.2.4 ARM版本Ⅳ: V4版架构

V4版架构在V3版上作了进一步扩充，V4版架构是目前应用最广的ARM体系结构，ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都采用该架构。

V4不再强制要求与26位地址空间兼容，而且还明确了哪些指令会引起未定义指令异常。指令集中增加了以下功能：

符号化和非符号化半字及符号化字节的存/取指令；
增加了T变种，处理器可工作在Thumb状态，增加了16位Thumb指令集；
完善了软件中断SWI指令的功能；
处理器系统模式引进特权方式时使用用户寄存器操作;
把一些未使用的指令空间捕获为未定义指令

1.2.5 ARM版本Ⅴ: V5版架构

V5版架构是在V4版基础上增加了一些新的指令，ARM10和Xscale都采用该版架构。这些新增命令有：

带有链接和交换的转移BLX指令；
计数前导零CLZ指令；
BRK中断指令；
增加了数字信号处理指令（V5TE版）；为协处理器增加更多可选择的指令
改进了ARM/Thumb状态之间的切换效率；
E---增强型DSP指令集，包括全部算法操作和16位乘法操作；
J----支持新的Java，提供字节代码执行的硬件和优化软件加速功能。

1.2.6 ARM版本Ⅵ: V6版架构

V6版架构是2001年发布的，首先在2002年春季发布的ARM11处理器中使用。在降低耗电量地同时，还强化了图形处理性能。通过追加有效进行多媒体处理的SIMD (Single Instruction Multiple Data，单指令多数据 )功能，将语音及图像的处理功能提高到了原型机的4倍。此架构在V5版基础上增加了以下功能：