11基于ARM嵌入式Linux 的研究与实践(4)

２．１．３ＡＲＭ７微处理器系列

ＡＲＭ７系列微处理器【２７—２８１为低功耗的３２位ＲＩＳＣ处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ＡＲＭ７微处理器系列具有如下特点：

具有嵌入式ＩＣＥ—ＲＴ逻辑，调试开发方便。

●极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。

●能够提供Ｏ．９ＭＩＰＳ／ＭＨｚ的三级流水线结构。

●代码密度高并兼容１６位的Ｔｈｕｍｂ指令集。

●对操作系统的支持广泛，包括ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ、Ｌｉｎｕｘ、Ｐａｌｍ

ｌＯＳ等。●指令系统与ＡＲＭ９系列、ＡＲＭ９Ｅ系列和ＡＲＭ

产品升级换代。ＯＥ系列兼容，便于用

●主频最高达１３０ＭＩＰＳ，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应

用。

ＡＲＭ７系列微处理器的主要应用领域为：工业控制、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ设备、网络和调制解调器设备、移动电话等多种多媒体和嵌入式应用。ＡＲＭ７系列微处理器包括如下几种类型的核：ＡＲＭ７ＴＤＭＩ、ＡＲＭ７ＴＤＭＩ—Ｓ、ＡＲＭ７２０Ｔ、ＡＲＭ７ＥＪ。其中，ＡＲＭ７ＴＤＭＩ是目前使用最广泛的３２位嵌入式ＲＩＳＣ处理器，属低端ＡＲＭ

11基于ARM嵌入式Linux 的研究与实践

武汉理ｌ：人学硕十学位论文

处理器核。ＴＤＭｔ的基本含义为：

Ｔ：支持１６位压缩指令集Ｔｈｕｍｂ；

Ｄ：支持片上Ｄｅｂｕｇ；

Ｍ：内嵌硬件乘法器（Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ１：

ｌ：嵌入式ＩＣＥ，支持片上断点和调试点；

本文所介绍的Ｓａｍｓｕｎｇ公司的Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ即属于该系列的处理器。

２．１．４ＡＲＭ微处理器结构

２．１．４．１ＲＩＳＣ体系结构

ＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｅｔ传统的ＣＩＳＣ（ＣｏｍｐｌｅｘＣｏｍｐｕｔｅｒ，复杂指令集计算机）结构有

其固有的缺点，即随着计算机技术的发展而不断引入新的复杂的指令集，为支持这些新增的指令，计算机的体系结构会越来越复杂。然而，在Ｃ１ＳＣ指令集的各种指令中，其使用频率却相差悬殊，大约有２０％的指令会被反复使用，占整个程序代码的８０％。而余下的８０％的指令却不经常使用，在程序设计中只占２０％，显然，这种结构是不太合理的。

基于以上的不合理性，１９７９年美国加州大学伯克利分校提出了ＲＩＳＣ（ＲｅｄｕｃｅｄＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｅｔＣｏｍｐｕｔｅｒ，精简指令集计算机）的概念，ＲＩＳＣ并非只是简单地去减少指令，而是把着眼点放在了如何使计算机的结构更加简单合理地提高运算速度上。ＲＩＳＣ结构优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令：将指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少：以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等措施来达到上述目的。到目前为止，ＲＩＳＣ体系结构也还没有严格的定义，一般认为，ＲＩＳＣ体系结构应具有如下特点：

采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有２～３种。●使用单周期指令，便于流水线操作执行。

●大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载／存储

指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。

除此以外．ＡＲＭ体系结构还采用了一些特另Ｉｊ的技术，在保证商性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗：

所有指令可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令执行效

率：

●可用加载，存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率；

11基于ARM嵌入式Linux 的研究与实践

武汉理Ｉ：人学硕士学位论文

●可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理；

●在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。

当然，和ＣＩＳＣ架构相比较，尽管ＲＩＳＣ架构有上述的优点，但决不能认为ＲＩＳＣ架构就可以取代ＣＩＳＣ架构，事实上，ＲＩＳＣ和ＣＩＳＣ各有优势，而且界限并不那么明显。现代的ＣＰＵ往往采用ＣＩＳＣ的外围，内部加入了ＲＩＳＣ的特性，如超长指令集ＣＰＵ就是融合了ＲＩＳＣ和ＣＩＳＣ的优势，成为未来的ＣＰＵ发展方向之一。

２．１．４．２ＡＲＭ微处理器的寄存器结构

ＡＲＭ处理器共３７个寄存器，被分为若干个组，这些寄存器包括：

●３１个通用寄存器，包括程序计数器（ＰＣ指针），均为３２位的寄存器。

●６个状态寄存器，用以标识ＣＰＵ的工作状态及程序的运行状态，均为

３２位，目前只使用了其中的一部分。

同时，ＡＲＭ处理器有７种不同的处理器模式，在每一种处理器模式下均有一组相应的寄存器与之对应。即在任意一种处理器模式下，可访问的寄存器包括１５个通用寄存器（Ｒ０～Ｒ１４）、一至二个状态寄存器和程序计数器。在所有的寄存器中，有些是在７种处理器模式下共用的同一个物理寄存器，而有些寄存器则是在不同的处理器模式下有不同的物理寄存器。七种工作模式【２刨如下：

●用户模式（Ｕｓｅｒ）：ＡＲＭ处理器证常的程序执行状态

快速中断模式（ＦＩＱ）：用于高速数据传输或通道处理

●外部中断模式（ＩＲＱ）：用于通用的中断处理

管理模式（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ）：操作系统使用的保护模式

●数据访闻终止模式（Ａｂｏａ）：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用

于虚拟存储及存储保护。

●系统模式（Ｓｙｓｔｅｍ）：运行具有特权的操作系统任务。

●未定义指令中止模式（Ｕｎｄｅｆｉｎｅｄ）：当未定义的指令执行时进入该模式，

可用于支持硬件协处理器的软件仿真。

２．２Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸＡＲＭ微处理器

ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＳ３Ｃ４４ＢＯＸ微处理器是一款由ＳａｍｓｕｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．为手持设备设计

的低功耗、高度集成的基于ＡＲＭ７ＴＤＭＩ核的微处理器。其内部的详细结构不做介绍，主要介绍与本文移植工作相关的存储器空间的映射部分。

11基于ARM嵌入式Linux 的研究与实践

２．２．１

●Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ处理器系统管理支持大端／ｄ，端模式；

●地址空间：每个Ｂａｎｋ３２ＭＢ（共２５６Ｍ），每个Ｂａｎｋ支持８／１６／３２位数

据总线编程；

●８个内存Ｂａｎｋ；６个用于ＲＯＭ、ＳＤＲＭ：２个用于ＲＯＭ／ＳＲＡＭ，ＤＲＡＭ； １个起始地址和大小可编程的Ｂａｎｋ（７）：

●７个起始地址固定，但大小可变的Ｂａｎｋ（０～６）：

●所有内存Ｂａｎｋ可编程寻址周期；

●支持ＤＲＡＭ／ＳＤＲＡＭ自动刷新模式；

●支持ＤＲＡＭ的非对称／对称寻址。

２．２．２Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ处理器存储器映射

Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ的存储空间映射【ｌＩ】如图２．１所示：

图２－１Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ的存储空间映射

11基于ARM嵌入式Linux 的研究与实践

从上图可以看出，Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ的最大寻址空间为２５６Ｍ。

Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ自身不具有ＲＯＭ器件，因此必须外接ＲＯＭ器件来存放掉电后仍需要保存的代码和数据。在Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ芯片中ｎＧＣＳ［７：Ｏｌ用来做外接ＲＯＭ芯片选择，如果ＲＯＭ芯片和Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ的管脚ｎＧＣＳ０相连，就相当于把ＲＯＭ映射在Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ的ｂａｎｋ０地址空间。

以上是对Ｓ３Ｃ４４ＢＯＸ的具体介绍，在系统移植部 …… 此处隐藏：932字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……