ARM體系結(jié)構(gòu)之：ARM體系結(jié)構(gòu)的特點

為了使ARM指令集能夠更好地滿足嵌入式應(yīng)用的需要，ARM指令集和單純的RISC定義有以下幾方面的不同。

· 一些特定指令的周期數(shù)可變

并非所有的ARM指令都是單周期的。例如，多寄存器轉(zhuǎn)載/存儲的Load/Store指令的周期數(shù)就不確定，必須根據(jù)被傳送的寄存器個數(shù)而定。如果是訪問連續(xù)的存儲器地址，就可以改善性能，因為連續(xù)的存儲器訪問通常比隨機(jī)訪問要快。同時，代碼密度也得到了提高，因為在函數(shù)的起始和結(jié)尾，多個寄存器的傳輸是很常用的操作。

· 內(nèi)嵌桶形移位器產(chǎn)生更復(fù)雜的指令

內(nèi)嵌桶形移位器是一個硬件部件，在一個輸入寄存器被一條指令使用之前，內(nèi)嵌桶形移位器可以處理該寄存器中的數(shù)據(jù)。它擴(kuò)展了許多指令的功能，改善了內(nèi)核的性能，提高了代碼密度。

· Thumb指令集

ARM處理器根據(jù)RICS原理設(shè)計，但是由于各種原因，在低代碼密度上它比其他多數(shù)RICS要好一些，然而它的代碼密度仍不如某些CISC處理器。在代碼密度重要的場合，ARM公司在某些版本的ARM處理器中加入了一個稱為Thumb結(jié)構(gòu)的新型機(jī)構(gòu)。Thumb指令集是原來32位ARM指令集的16位壓縮形式，并在指令流水線中使用了動態(tài)解壓縮硬件。Thumb代碼密度優(yōu)于多數(shù)CISC處理器達(dá)到的代碼密度。

· 條件執(zhí)行

只有當(dāng)某個特定條件滿足時指令才會被執(zhí)行。這個特性可以減少分支指令數(shù)目，從而改善性能，提高代碼密度。

· DSP指令

一些功能強(qiáng)大的數(shù)字信號處理（DSP）指令被加入到標(biāo)準(zhǔn)的ARM指令中，以支持快速的16×16位乘法操作及飽和運(yùn)算。在某些應(yīng)用中，傳統(tǒng)的方法需要微處理器加上DSP才能實現(xiàn)。這些增強(qiáng)指令，使得ARM處理器也能夠滿足這些應(yīng)用的需要。

綜上所述，ARM體系結(jié)構(gòu)的主要特征如下：

· 大量的寄存器，它們都可以用于多種用途；

· Load/Store體系結(jié)構(gòu)；

· 每條指令都條件執(zhí)行；

· 多寄存器的Load/Store指令；

· 能夠在單時鐘周期執(zhí)行的單條指令內(nèi)完成一項普通的移位操作和一項普通的ALU操作；

· 通過協(xié)處理器指令集來擴(kuò)展ARM指令集，包括在編程模式中增加了新的寄存器和數(shù)據(jù)類型。

如果把Thumb指令集也當(dāng)作ARM體系結(jié)構(gòu)的一部分，那么還可以加上：

· 在Thumb體系結(jié)構(gòu)中以高密度16位壓縮形式表示指令集。