ARM芯片的介绍

1. ARM芯片的介绍

ARM公司以及ARM芯片的现状和发展，从应用的角度介绍了ARM芯片的选择方法，并介绍了具有多芯核结构的ARM芯片。列举了目前的主要ARM芯片供应商，其产品以及应用领域。举例说明了几种嵌入式产品的最佳ARM芯片选择方案。

2. ARM芯片有多少种

当前有5个产品系列——ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10和SecurCore。 

1、ARM7系列 

优化用于对价位和功耗敏感的消费应用的低功耗32位核，有： 

·嵌入式ICE-RT逻辑； 

·非常低的功耗； 

·三段流水线和冯·诺依曼结构，提供0.9MIPS/MHz。 

2、SecurCore SC100特为安全市场设计，带特定的抗拒窜改和反工程的特性。还带灵活的保护单元确保操作系统和应用数据的安全。 

3、ARM9系列 

高性能和低功耗领先的硬宏单元，带有： 

·5段流水线； 

·哈佛结构提供1.1MIPS/MHz。 

ARM920T和ARM922T内置全性能的MMU、指令和数据cache和高速AMBA总线接口。AMBA片上总线是一个开放标准，已成为SoC构建和IP库开发的事实标准。AMBA先进的高性能总线(AHB)接口现由所有新的ARM核支持，提供开发全综合设计系统。 

ARM940T内置指令和数据cache、保护单元和高速AMBA总线接口。 

4、ARM9E系列 

可综合处理器，带有DSP扩充和紧耦合存储器(TCM)接口，使存储器以完全的处理器速度运转，可直接连接到内核上。 

ARM966E-S用于硅片尺寸重要，而对cache没要求的实时嵌入式应用，可配置TCM大小：0、4K、8K、16K，最大达64M。 

ARM946E-S内置集成保护单元，提供实时嵌入式操作系统的cache核方案。 

ARM926ET-S带Jazelle扩充、分开的指令和数据高速AHB接口及全性能MMU。 

VFP9 向量浮点可综合协处理器进一步提高ARM9E处理器性能，提供浮点操作的硬件支持。 

5、ARM10系列 

硬宏单元，带有： 

·64位AHB指令和数据接口； 

·6段流水线； 

·1.25MIPS/MHz； 

·比同等的ARM9器件性能提高50％。 

两种新的先进的节能方式得到了异常低的耗电。VFP10协处理器完善地依从ARM10器件提供高性能的浮点解决方案。

3. ARM芯片的名称简介

ARM公司自1990年正式成立以来, 在32位RISC (Reduced Instruction Set Computer CPU)开发领域不断取得突破,其结构已经从V3发展到V7。由于ARM公司自成立以来,一直以IP(Intelligence Property)提供者的身份向各大半导体制造商出售知识产权,而自己从不介入芯片的生产销售,加上其设计的芯核具有功耗低、成本低等显著优点,因此获得众多的半导体厂家和整机厂商的大力支持,在32位嵌入式应用领域获得了巨大的成功,已经占有75%以上的32位RISC嵌入式产品市场。在低功耗、低成本的嵌入式应用领域确立了市场领导地位。设计、生产ARM芯片的国际大公司已经超过50多家,国内中兴通讯和华为通讯等公司也已经购买ARM公司的芯核用于通讯专用芯片的设计。非常流行的ARM芯核有 ARM7TDMI, StrongARM, ARM720T, ARM9TDMI, ARM922T, ARM940T, RM946T, ARM966T, ARM10TDM1等。自V5以后,ARM公司提供Piccolo DSP的芯核给芯片设计者,用于设计ARM+DSP 的SOC (System On Chip) 结构的芯片。此外,ARM芯片还获得了许多实时操作系统(Real Time Operating System)供应商的支持,比较知名的有：Windows CE、Linux、pSOS、VxWorks Mucleus、EPOC、uCOS、BeOS等。随着国内嵌入式应用领域的发展,ARM芯片必然会获得广泛的重视和应用。但是,由于ARM芯片有多达十几种的芯核结构,70多家芯片生产厂家,以及千变万化的内部功能配置组合,给开发人员在选择方案时带来一定的困难。所以,对ARM芯片做一对比研究是十分必要的。

4. ARM芯片的选择原则

从应用的角度,对在选择ARM芯片时所应考虑的主要因素做一详细的说明。 在不需要大容量存储器时,可以考虑选用有内置存储器的ARM芯片。见表1。表1　内置存储器的ARM芯片芯片型号 供应商 FLASH容量 ROM容量 SRAM容量AT91F40162 ATMEL 2M Bytes 256K bytes 4K BytesAT91FR4081 ATMEL 1M Bytes 128K BytesSAA7750 Philips 384K Bytes 64K bytesPUC3030A Micronas 256K Bytes 56K bytesHMS30C7202 Hynix 192K BytesLC67F500 Snayo 640K Bytes 32K 许多ARM芯片内置有USB控制器,有些芯片甚至同时有USB Host和USB Slave控制器。见表2。表2　内置USB控制器的ARM芯片芯片型号 ARM内核 供应商 USB Slave USB Host IIS接口S3C2410 ARM920T Samsung 1 2 1S3C2400 ARM920T Samsung 1 2 1S5N8946 ARM7TDMI Samsung 1 0 0L7205 ARM720T Linkup 1 1 0L7210 ARM720T Linkup 1 1 0EP9312 ARM920T Cirrus Logic 0 3 1Dragonball MX1 ARM920T Motorola 1 0 1SAA7750 ARM720T Philips 1 0 1TMS320DSC2x ARM7TDMI TI 1 0 0PUC3030A ARM7TDMI Micronas 1 0 5AAEC-2000 ARM920T Agilent 1 0 0ML67100 ARM7TDMI OKI 1 0 0ML7051LA ARM7TDMI OKI 1 0 0SA-1100 StrongARM Intel 1 0 0LH79531 ARM7TDMI Sharp 1 0 0GMS320C7201 ARM720T Hynix 1 0 1 大部分ARM芯片具有外部SDRAM和SRAM扩展接口,不同的ARM芯片可以扩展的芯片数量即片选线数量不同,外部数据总线有8位、16位或32位。某些特殊应用的ARM芯片如德国Micronas的PUC3030A没有外部扩展功能。 表3 ARM+DSP结构的ARM芯片芯片型号 应商 DSP core DSP MIPS 应用TMS320DSC2X TI 16bits C5000 500 Digital CameraDragonball MX1 Motorola 24bits 56000 CD-MP3SAA7750 Philips 24bits EPIC 73 CD-MP3VWS22100 Philips 16bits OAK 52 GSMSTLC1502 ST D950 VOIPGMS30C3201 Hynix 16bits Piccolo STBAT75C220 ATMEL 16bits OAK 40 IAAT75C310 ATMEL 16bits OAK 40x2 IAAT75C320 ATMEL 16bits OAK 60X2 IAL7205 Linkup 16bits Piccolo WirelessL7210 Linkup 16bits Piccolo wirelessQuatro OAK 16bits OAK Digital Image 有些ARM芯片内置有FPGA,适合于通讯等领域。见表4。表4 ARM+FPGA结构的ARM芯片芯片型号 供应商 ARM芯核 FPGA门数 引脚数EPXA1 Altera ARM922T 100K 484EPXA4 Altera ARM922T 400K 672EPXA10 Altera ARM922T 1000K 1020TA7S20系列 Triscend ARM7TDMI 多种 多种 有些ARM芯片内部集成有DMA(Direct Memory Access)?可以和硬盘等外部设备高速交换数据,同时减少数据交换时对CPU资源的占用。另外,还可以选择的内部功能部件有：HDLC, SDLC,CD-ROMDecoder,Ethernet MAC,VGA controller, DC-DC。可以选择的内置接口有：IIC,SPDIF,CAN,SPI,PCI,PCMCIA。最后需说明的是封装问题。ARM芯片主要的封装有QFP、TQFP、PQFP、LQFP、BGA、LBGA等形式,BGA封装具有芯片面积小的特点,可以减少PCB板的面积,但是需要专用的焊接设备,无法手工焊接。另外一般BGA封装的ARM芯片无法用双面板完成PCB布线,需要多层PCB板布线。

5. ARM芯片的多芯核

为了增强多任务处理能力、数学运算能力、多媒体以及网络处理能力,某些供应商提供的ARM芯片内置多个芯核,常见的有ARM+DSP,ARM+FPGA,ARM+ARM等结构。ARM+ARM为了增强多任务处理能力和多媒体处理能力,某些ARM芯片内置多个ARM芯核。例如Portal player 公司的PP5002 内部集成了两个ARM7TDMI 芯核,可以应用于便携式MP3播放器的编码器或解码器。从科胜讯公司(Conexant)分离出去的专门致力于高速通讯芯片设计生产的MinSpeed公司就在其多款高速通讯芯片中集成了2~4个ARM7TDMI内核。ARM+DSP为了增强数学运算功能和多媒体处理功能,许多供应商在其ARM芯片内增加了DSP协处理器。通常加入的DSP芯核有ARM公司的Piccolo DSP芯核、OAK公司16位定点DSP芯核、TI的TMS320C5000系列DSP芯核、Motorola的56K DSP芯核等。见表3。ARM+FPGA为了提高系统硬件的在线升级能力,某些公司在ARM芯片内部集成了FPGA。见表4。

6. ARM的概念

概述

　　ARM（Advanced RISC Machines）处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作Acorn RISC Machine。
　　ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集。一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。
　　ARM的Jazelle技术使Java加速得到比基于软件的Java虚拟机(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性。ARM还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核(ETMS)系列。
编辑本段
特点

　　ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。
　　1、体积小、低功耗、低成本、高性能；
　　2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
　　3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；
　　4、大多数数据操作都在寄存器中完成；
　　5、寻址方式灵活简单，执行效率高；
　　6、指令长度固定。
编辑本段
结构

　　体系结构
　　1 CISC（Complex　Instruction　Set　Computer，复杂指令集计算机）
　　在CISC指令集的各种指令中，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%。
　　2 RISC（Reduced　Instruction　Set　Computer，精简指令集计算机）
　　RISC结构优先选取使用频最高的简单指令，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
　　RISC体系结构应具有如下特点：
　　1　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。
　　2　使用单周期指令，便于流水线操作执行。
　　3　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别的技术，在保证高性能的前提下尽量缩小芯片的面积，并降低功耗：
　　4　所有的指令都可根据前面的执行结果决定是否被执行，从而提高指令的执行效率。
　　5　可用加载/存储指令批量传输数据，以提高数据的传输效率。
　　6　可在一条数据处理指令中同时完成逻辑处理和移位处理。
　　7　在循环处理中使用地址的自动增减来提高运行效率。
　　寄存器结构
　　ARM处理器共有37个寄存器，被分为若干个组（BANK），这些寄存器包括：
　　1　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。
　　2　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。
　　指令结构
　　ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的
　　ARM代码相比较，可节省30%～40%以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。
编辑本段
ARM处理器模式

　　处理器模式 说明
　　用户模式(usr) ARM处理器正常的程序执行状态
　　系统模式(sys) 运行具有特权的操作系统任务
　　快中断模式(fiq) 支持高速数据传输或通道处理
　　管理模式(svc) 操作系统保护模式
　　数据访问终止模式(abt) 用于虚拟存储器及存储器保护
　　中断模式(irq) 用于通用的中断处理
　　未定义指令终止模式(und) 支持硬件协处理器的软件仿真
　　除用户模式外，其余6种模式称为非用户模式或特权模式；用户模式和系统模式之外的5种模式称为异常模式。ARM处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通过外部中断或异常处理改变。
编辑本段
体系结构扩充

　　当前ARM体系结构的扩充包括：
　　·Thumb 16位指令集，为了改善代码密度；
　　·DSP DSP应用的算术运算指令集；
　　·Jazeller 允许直接执行Java字节码。
　　ARM处理器系列提供的解决方案有：
　　·无线、消费类电子和图像应用的开放平台；
　　·存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统；
　　·智能卡和SIM卡的安全应用。
编辑本段
历史

　　1978年12月5日，物理学家赫尔曼·豪泽（Hermann Hauser）和工程师Chris Curry，在英国剑桥创办了CPU公司（Cambridge Processing Unit），主要业务是为当地市场供应电子设备。1979年，CPU公司改名为Acorn计算机公司。
　　起初，Acorn公司打算使用摩托罗拉公司的16位芯片，但是发现这种芯片太慢也太贵。"一台售价500英镑的机器，不可能使用价格100英镑的CPU！"他们转而向Intel公司索要80286芯片的设计资料，但是遭到拒绝，于是被迫自行研发。
　　1985年，Roger Wilson和Steve Furber设计了他们自己的第一代32位、6M Hz的处理器，    Roger Wilson和Steve Furber[1]用它做出了一台RISC指令集的计算机，简称ARM（Acorn RISC Machine）。这就是ARM这个名字的由来。
　　RISC的全称是"精简指令集计算机"（reduced instruction set computer），它支持的指令比较简单，所以功耗小、价格便宜，特别合适移动设备。早期使用ARM芯片的典型设备，就是苹果公司的牛顿PDA。
　　20世纪80年代后期，ARM很快开发成Acorn的台式机产品，形成英国的计算机教育基础。
　　1990年11月27日，Acorn公司正式改组为ARM计算机公司。苹果公司出资150万英镑，芯片厂商VLSI出资25万英镑，Acorn本身则以150万英镑的知识产权和12名工程师入股。公司的办公地点非常简陋，就是一个谷仓。    20世纪90年代，ARM 32位嵌入式RISC(Reduced lnstruction Set Computer)处理器扩展到世界范围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。ARM公司既不生产芯片也不销售芯片，它只出售芯片技术授权。
编辑本段
市场前景

　　微软公司（2011年）宣布，下一版Windows将正式支持ARM处理器。这是计算机工业    arm处理器[2]发展历史上的一件大事，标识着x86处理器的主导地位发生动摇。目前在移动设备市场，ARM处理器的市场份额超过90%；在服务器市场，今年（2011年）就会有2.5GHz的服务器上市；在桌面电脑市场，现在又有了微软的支持。ARM成为主流，恐怕指日可待。难怪有人惊呼，Intel公司将被击败！
　　与这场轰轰烈烈的变革相比，它的主角ARM公司却没有受到太多的关注，显得不太起眼。这家远离硅谷、位于剑桥大学的英国公司，到底是怎么走到今天的，居然能将芯片巨人Intel拉下马？
　　展望未来，即使Intel成功地实施了Atom战略，将x86芯片的功耗和价格大大降低，它与ARM竞争也将非常吃力。因为ARM的商业模式是开放的，任何厂商都可以购买授权，所以未来并不是Intel vs. ARM，而是Intel vs. 世界上所有其他半导体公司。那样的话，Intel的胜算能有多少呢？

7. 什么是arm芯片

　　ARM处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作Acorn RISC Machine。ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。
　　ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。
　　1、体积小、低功耗、低成本、高性能；
　　2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
　　3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；
　　4、大多数数据操作都在寄存器中完成；
　　5、寻址方式灵活简单，执行效率高；
　　6、指令长度固定。

8. arm处理器 ,arm芯片,arm板,及cpu 的定义及关系? 座等大神。（不要介绍ARM的历史！！）

如上图所示。
CPU是所有处理器的总称，包括所的单片机、ARM芯片、DSP、电脑中使用的处理器（intel的，AMD的等）等。
ARM处理器是众多CPU中的一种CPU；
ARM处理器就是ARM芯片，是一个东西的两种叫法而已。

所有的ARM芯片中都包含有一个ARM内核。
内核有很多版本和类型，但是都出自于ARM公司之手，是一个知识产权，也可以说是实施方法。
ARM芯片是集成了ARM内核的芯片，现在Atmel,三星，苹果，Intel，ST，TI等知名厂家都生产ARM芯片，每卖出一个ARM芯片都需要给英国ARM支付一定的License（许可权）费用。

ARM板就是使用 ARM芯片作为处理器的电路板。
现在大部分手机的主板就是ARM板，大多部工业控制的电路板也逐步使用ARM来代替早期的简单单片机。