ARM體系結(jié)構(gòu)、架構(gòu)

ARM7系列

ARM7TDMI是ARM7系列中使用最廣泛的，它是從最早實(shí)現(xiàn)32位地址空間編程模式的ARM6內(nèi)核發(fā)展而來的，并增加了64位乘法指令，支持片上調(diào)試、16位Thumb指令集和EmbeddedICE觀察點(diǎn)硬件。ARM7TDMI屬于ARM v4 體系結(jié)構(gòu)，采用馮諾伊曼結(jié)構(gòu)，3級流水處理，平均0.9DMIPs/Mhz性能。不過ARM7TDMI沒有MMU（Memory Management Unit）和Cache，所以僅支持那些不需要MMU和Cahce的小型實(shí)時操作系統(tǒng)，如VxWorks、uC/OS-II和uLinux 等RTOS。其他的ARM7系列內(nèi)核還有ARM720T和ARM7E-S等。

ARM9系列

ARM9TDMI相比ARM7TDMI，將流水級數(shù)提高到5級從而增加了處理器的時鐘頻率，并使用指令和數(shù)據(jù)存儲器分開的哈佛結(jié)構(gòu)以改善CPI和提高處理器性能，平均可達(dá)1.1DMIPs/Mhz，但是ARM9TDMI仍屬于ARM v4T體系結(jié)構(gòu)。在ARM9TDMI基礎(chǔ)上又有ARM920T、ARM940T和ARM922T，其中ARM940T 增加了MPU（Memory Protect Unit）和Cache；ARM920T和ARM922T加入了MMU、Cache和ETM9（方便進(jìn)行CPU實(shí)時trace），從而更好的支持象Linux 和WinCE這樣的多線程、多任務(wù)操作系統(tǒng)。

ARM9E系列

ARM9E系列屬于ARM v5TE，在ARM9TDMI的基礎(chǔ)上增加了DSP擴(kuò)展指令，是可綜合內(nèi)核，主要有ARM968E-S、ARM966E-S、ARM946E-S和 ARM926EJ-S（v5TEJ指令體系，增加了Java指令擴(kuò)展），其中ARM926EJ-S 是最具代表性的。通過DSP和Java的指令擴(kuò)展，可獲得70％的DSP處理能力和8x的Java處理性能提升。另外分開的指令和數(shù)據(jù)Cache結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提升了軟件性能；指令和數(shù)據(jù)TCM（Tightly Couple Memory：緊耦合存儲器）接口支持零等待訪問存儲器；雙AMBA AHB總線接口等。ARM926EJ-S可達(dá)250Mhz以上的處理速度，很好地支持Symbian OS、Linux、Windows CE和Palm OS 等主流操作系統(tǒng)。 ARM11系列 ARM11系列主要有ARM1136、ARM1156、ARM1176和ARM11 MP-Core 等，它們都是v6體系結(jié)構(gòu)，相比v5系列增加了SIMD多媒體指令，獲得1.75x 多媒體處理能力的提升。另外，除了ARM1136外，其他的處理器都支持AMBA 3.0-AXI總線。ARM11系列內(nèi)核最高的處理速度可達(dá)500Mhz以上（其中90nm工藝下，ARM1176可達(dá)到750Mhz）以及600DMIPS的性能，請參考相關(guān)描述。基于ARMv6架構(gòu)的ARM11系列處理器是根據(jù)下一代的消費(fèi)類電子、無線設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和汽車電子產(chǎn)品等需求而制定的。其的媒體處理能力和低功耗特點(diǎn)使它特別適合于無線和消費(fèi)類電子產(chǎn)品；其高數(shù)據(jù)吞吐量和高性能的結(jié)合非常適合網(wǎng)絡(luò)處理應(yīng)用；另外，在實(shí)時性能和浮點(diǎn)處理等方面ARM11可以滿足汽車電子應(yīng)用的需求。

ARM Cotex 系列

Cortex系列是ARM公司目前最新內(nèi)核系列，屬于v7架構(gòu)，主要有 Cortex-A8、Cortex-R4、Cortex-M3和Cortex-M1等處理器，其中A8是面向高性能的應(yīng)用處理器，最高可達(dá)1Ghz的處理速度，更好的支持多媒體及其他高性能要求，最高可達(dá)2000DMIPS；R4主要面向嵌入式實(shí)時應(yīng)用領(lǐng)域（Real-Time）， 7級流水結(jié)構(gòu)，相對于上代ARM1156內(nèi)核，R4在性能、功耗和面積（PPA： Performance，Power and Area）取得更好的平衡，>1.5DMIPS/Mhz和高于 400Mhz的處理速度。而M3主要是面向低成本和高性能的MCU應(yīng)用領(lǐng)域，相比ARM7TDMI，M3面積更小，功耗更低，性能更高。Cortex-M3處理器的核心是基于哈佛架構(gòu)的3級流水線內(nèi)核，該內(nèi)核集成了分支預(yù)測，單周期乘法，硬件除法等眾多功能強(qiáng)大的特性，使其在Dhrystone benchmark上具有出色的表現(xiàn) （1.25 DMIPS/MHz）。根據(jù)Dhrystone benchmark的測評結(jié)果，采用新的 Thumb®-2指令集架構(gòu)的Cortex-M3處理器，與執(zhí)行Thumb指令的 ARM7TDMI-S®處理器相比，每兆赫的效率提高了70%，與執(zhí)行ARM指令的 ARM7TDMI-S處理器相比，效率提高了35%。

ARM公司

ARM（Advanced RISC Machines）是微處理器行業(yè)的一家知名企業(yè)，設(shè)計(jì)了大量高性能、廉價、耗能低的RISC處理器、相關(guān)技術(shù)及軟件。技術(shù)具有性能高、成本低和能耗省的特點(diǎn)。適用于多種領(lǐng)域，比如嵌入控制、消費(fèi)/教育類多媒體、DSP和移動式應(yīng)用等。

ARM將其技術(shù)授權(quán)給世界上許多著名的半導(dǎo)體、軟件和OEM廠商，每個廠商得到的都是一套獨(dú)一無二的ARM相關(guān)技術(shù)及服務(wù)。利用這種合伙關(guān)系，ARM很快成為許多全球性RISC標(biāo)準(zhǔn)的締造者。

目前，總共有30家半導(dǎo)體公司與ARM簽訂了硬件技術(shù)使用許可協(xié)議，其中包括Intel、IBM、LG半導(dǎo)體、NEC、SONY、菲利浦和國民半導(dǎo)體這樣的大公司。至于軟件系統(tǒng)的合伙人，則包括微軟、升陽和MRI等一系列知名公司。

ARM架構(gòu)是面向低預(yù)算市場設(shè)計(jì)的第一款RISC微處理器。

ARM 即Advanced RISC Machines的縮寫,既可以認(rèn)為是一個公司的名字，也可以認(rèn)為是對一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。

1985年4月26日，第一個ARM原型在英國劍橋的Acorn計(jì)算機(jī)有限公司誕生，由美國加州SanJoseVLSI技術(shù)公司制造。

20世紀(jì)80年代后期，ARM很快開發(fā)成Acorn的臺式機(jī)產(chǎn)品，形成英國的計(jì)算機(jī)教育基礎(chǔ)。

1990年成立了Advanced RISC Machines Limited(后來簡稱為ARM Limited，ARM公司)。20世紀(jì)90年代，ARM 32位嵌入式RISC(Reduced lnstruction Set Computer)處理器擴(kuò)展到世界范圍，占據(jù)了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。ARM公司既不生產(chǎn)芯片也不銷售芯片，它只出售芯片技術(shù)授權(quán)。