TX2440第九讲课件(上)

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TX-2440A第四部分

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第九讲

ARM体系结构 S3C2440处理器 ARM体系结构 S3C2440处理器

主讲： 主讲：相广超 出品： 出品：天祥电子 网址： 网址：http://www.77cn.com.cn

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第九讲

ARM体系结构 S3C2440处理器 ARM体系结构 S3C2440处理器

1.ARM处理器介绍 2.ARM编程模型和异常中断 3.S3C2440系统结构及片上资源介绍 4.S3C2440时钟电源管理 5.S3C2440的中断体系结构

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ARM公司简介 ARM公司简介 ARM于1990年11月在英国伦敦成立 前身为Acorn计算机公司：Advance RISC Machine (ARM) 全球领先的16/32位嵌入式RISC微处理器解决方案供应 商 ARM公司是知识产权(IP)公司，本身不生产芯片，靠转 让设计许可，由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片 目前，全世界有几十家著名的半导体公司都使用ARM公司 的授权，其中包括摩托罗拉、IBM、Intel、SONY、NEC、 LG、ATMEL等，从而保证了大量的开发工具和丰富的第三 方资源，它们共同保证了基于ARM处理器核的设计可以很 快投入市场

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ARM的业务模型 ARM的业务模型

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ARM微处理器特点 ARM微处理器特点体积小、低功耗、低成本、高性能 支持Thumb(16 位)/ARM(32 位)双指 令集，能很好的兼容8 位/16 位器件 大量使用寄存器，指令执行速度更快 大多数数据操作都在寄存器中完成 寻址方式灵活简单，执行效率高 指令长度固定

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ARM微处理器系列 ARM微处理器系列ARM微处理器目前包括下面几个系列，除了具有ARM体系 结构的共同特点以外，每一个系列的ARM微处理器都有 各自的特点和应用领域： - ARM7系列 - ARM9系列 - ARM9E系列 - ARM10E系列 - SecurCore系列 - Inter的Xscale - Inter的StrongARM 其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10为4个通用处理 器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不 同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安全要求较 高的应用而设计

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ARM7 微处理器ARM7采用冯诺依曼(Von-Neumann)结构，数据存储器 和程序存储器重合在一起 同时，此结构也被大多数计算机所采用 ARM7为三级流水线结构(取指，译码，执行),平均 功耗为0.6mW/MHz,时钟速度为66MHz,每条指令平均执 行1.9个时钟周期 ARM7系列微处理器包括如下几种类型的核：ARM7TDMI、 ARM7TDMI-S、 ARM720T、ARM7EJ

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ARM9 微处理器 ARM7采用的Neumann结构，取指令和取操作数都是通过一 条总线分时进行，这样，在高速运算时，不但不能同时取指 令和取操作数，而且还会造成传输通道上的瓶颈现象 ARM9采用哈佛(Harvard)结构，程序存储器与数据存储 器分开，提供了较大的存储器带宽。同时，大多数DSP都采 用此结构 ARM9为五级流水线(取指，译码，执行，缓冲/数据， 回写),平均功耗为0

.7mW/MHz。时钟速度为120MHz200MHz,每条指令平均执行1.5个时钟周期 ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T 三种类型，以适用于不同的应用场合

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ARM 处理器命名规则第一个数字：系列名称： 第一个数字：系列名称： 7: ARM7 9: ARM9 10: ARM10 11: ARM11 第二个数字： 第二个数字：Memory system 2: 带有 带有MMU(如ARM720T、ARM922T、ARM1020E ( 、 、 4: 带有 带有MPU、(如ARM940T、ARM946EJ-S) 、(如 、( 、 ) 6: 无MMU与MPU(如ARM966EJ-S、ARM968EJ-S) 与 ( 、 ) 第三个数字： 第三个数字：Memory size 0: 标准 标准Cache (4-128KB) 2: 减小的 减小的Cache 6: 可变的 可变的Cache

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ARM 体系结构特点(1)多处理器状态模式： ARM体系结构定义了7种处理器模式：用户(usr)、快 中断(fiq)、中断(irq)、管理(svc)、终止(abt)、未定 义(und)和系统(sys),大大提高了ARM处理器的效率 (2)两种处理器工作状态： ARM状态(执行32位ARM指令)和Thumb状态(执行16 位Thumb指令) (3)嵌入式在线仿真调试 ARM体系结构的处理器芯片都嵌入了在线仿真ICE-RT 逻辑，便于通过JTAG来仿真调试芯片，省去了价格昂贵 的在线仿真器

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ARM 体系结构特点(4)灵活方便的接口 ARM体系结构具有协处理器接口，允许接16个协处理 器。既可以使基本的ARM处理器内核尽可能小，方便地扩 充ARM指令集，也可以通过未定义指令来支持协处理器的 软件仿真 (5)低电压功耗的设计 考虑到ARM体系结构的处理器主要用于手持式嵌入式 系统中，ARM体系结构在设计中就十分注意功耗的设计 (6)RISC型处理器结构： ARM采用RISC结构，在简化处理器结构，减少复杂功 能指令的同时，提高了处理器的速度

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CISC 与 RISC

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ARM 流水线结构为了提高处理器的运行效率，ARM采用典型的多级流水线结构

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ARM 数据类型 字节(Byte):在ARM体系结构及常见的8 位/16位处理器体系结构中，字节的长度均为 8位 字(Word):在ARM体系结构中，字的长 度为32位，而在8位/16位处理器体系结构中， 字的长度一般为16位 半字(Half-Word):在ARM体系结构中， 半字的长度为16位，与8位/16位处理器体系 结构中字的长度一致