ARM9系列處理器—嵌入式處理器

　　新一代的ＡＲＭ９處理器，通過全新的設(shè)計(jì)，采用了更多的晶體管，能夠達(dá)到兩倍以上于ＡＲＭ７處理器的處理能力。這種處理能力的提高是通過增加時(shí)鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實(shí)現(xiàn)的。

　?。薄r(shí)鐘頻率的提高

　　ＡＲＭ７處理器采用３級流水線，而ＡＲＭ９采用５級流水線。增加的流水線設(shè)計(jì)提高了時(shí)鐘頻率和并行處理能力。５級流水線能夠?qū)⒚恳粋€(gè)指令處理分配到５個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)有５個(gè)指令在執(zhí)行。在同樣的加工工藝下，ＡＲＭ９ＴＤＭＩ處理器的時(shí)鐘頻率是ＡＲＭ７ＴＤＭＩ的１．８～２．２倍。

　?。病≈噶钪芷诘母倪M(jìn)

　　指令周期的改進(jìn)對于處理器性能的提高有很大的幫助。性能提高的幅度依賴于代碼執(zhí)行時(shí)指令的重疊，這實(shí)際上是程序本身的問題。對于采用最高級的語言，一般來說，性能的提高在３０％左右。

　　２．１?。欤铮幔洌蟆≈噶蠲睢。螅簦铮颍澹笾噶?/P>

　　指令周期數(shù)的改進(jìn)最明顯的是ｌｏａｄｓ指令和ｓｔｏｒｅｓ指令。從ＡＲＭ７到ＡＲＭ９這兩條指令的執(zhí)行時(shí)間減少了３０％。指令周期的減少是由于ＡＲＭ７和ＡＲＭ９兩種處理器內(nèi)的兩個(gè)基本的微處理結(jié)構(gòu)不同所造成的。

　?。ǎ保粒遥停褂歇?dú)立的指令和數(shù)據(jù)存儲器接口，允許處理器同時(shí)進(jìn)行取指和讀寫數(shù)據(jù)。這叫作改進(jìn)型哈佛結(jié)構(gòu)。而ＡＲＭ７只有數(shù)據(jù)存儲器接口，它同時(shí)用來取指令和數(shù)據(jù)訪問。

　?。ǎ玻导壛魉€引入了獨(dú)立的存儲器和寫回流水線，分別用來訪問存儲器和將結(jié)果寫回寄存器。

　　以上兩點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)周期完成ｌｏａｄｓ指令和ｓｔｏｒｅｓ指令。

　?。玻病』ユi（ｉｎｔｅｒｌｏｃｋｓ）技術(shù)

　　當(dāng)指令需要的數(shù)據(jù)因?yàn)橐郧暗闹噶顩]有執(zhí)行完而沒有準(zhǔn)備好就會產(chǎn)生管道互鎖。當(dāng)管道互鎖發(fā)生時(shí)，硬件會停止這個(gè)指令的執(zhí)行，直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好為止。雖然這種技術(shù)會增加代碼執(zhí)行時(shí)間，但是為初期的設(shè)計(jì)者提供了巨大的方便。編譯器以及匯編程序員可以通過重新設(shè)計(jì)代碼的順序或者其他方法來減少管道互鎖的數(shù)量。

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　?。粒遥停购停粒遥停返姆种χ噶钪芷谑窍嗤?。而且ＡＲＭ９ＴＤＭＩ和ＡＲＭ９Ｅ－Ｓ并沒有對分枝指令進(jìn)行預(yù)測處理。

　?。场。粒遥停菇Y(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

　　以ＡＲＭ９Ｅ－Ｓ為例介紹ＡＲＭ９處理器的主要結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。ＡＲＭ９Ｅ－Ｓ的結(jié)構(gòu)如圖４所示。其主要特點(diǎn)如下：

　　（１）３２ｂｉｔ定點(diǎn)ＲＩＳＣ處理器，改進(jìn)型ＡＲＭ／Ｔｈｕｍｂ代碼交織，增強(qiáng)性乘法器設(shè)計(jì)。支持實(shí)時(shí)（ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ）調(diào)試；

　　（２）片內(nèi)指令和數(shù)據(jù)ＳＲＡＭ，而且指令和數(shù)據(jù)的存儲器容量可調(diào)；

　?。ǎ常┢瑑?nèi)指令和數(shù)據(jù)高速緩沖器（ｃａｃｈｅ）容量從４Ｋ字節(jié)到１Ｍ字節(jié)；

　?。ǎ矗┰O(shè)置保護(hù)單元（ｐｒｏｔｃｃｔｉｏｎ?。酰睿椋簦浅＿m合嵌入式應(yīng)用中對存儲器進(jìn)行分段和保護(hù)；

　?。ǎ担┎捎茫粒停拢痢。粒龋驴偩€接口，為外設(shè)提供統(tǒng)一的地址和數(shù)據(jù)總線；

　?。ǎ叮┲С滞獠繀f(xié)處理器，指令和數(shù)據(jù)總線有簡單的握手信令支持；

　?。ǎ罚┲С謽?biāo)準(zhǔn)基本邏輯單元掃描測試方法學(xué)，而且支持ＢＩＳＴ（ｂｕｉｌｔ－ｉｎ－ｓｅｌｆ－ｔｅｓｔ）；

　?。ǎ福┲С智度胧礁櫤陠卧С謱?shí)時(shí)跟蹤指令和數(shù)據(jù)。

　?。础。粒遥停沟牡湫蛻?yīng)用

　?。裕晒镜模希停粒校罚常笆亲钚碌臒o線通信基帶信號處理器。該處理器是ＴＩ的ＧＰＲＳ　Ｃｌａｓｓ?。保餐ㄐ拍K與專用于應(yīng)用處理的ＡＲＭ９２６通用處理器（ＧＰＰ）的集成。由于ＧＰＰ的速度可達(dá)２００ＭＨｚ，因此ＯＭＡＰ７３０具有兩倍于上一代ＯＭＡＰ７１０處理器的應(yīng)用處理性能。如同所有的ＯＭＡＰ處理器一樣，ＯＭＡＰ７３０可支持領(lǐng)先的移動操作系統(tǒng)，其中包括Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ的智能電話與Ｐｏｃｋｅｔ?。校谩。校瑁铮睿澹牛洌椋簦椋铮?FONT face=Verdana>、Ｓｖｍｂｉａｎ　ＯＳ與Ｓｅｒｉｅｓ?。叮?、Ｐａｌｍ?。希右约埃蹋椋睿酰?/FONT>