【ARM】ARM架构基础知识

1、 文档目标

对 ARM 架构及其应用有一个总体了解。

2、 问题场景

在和客户沟通和新同事交流时对于 ARM 架构是什么大家都比较困惑,本文就对 ARM 的架构做一个基础介绍。

3、软硬件环境

1 软件版本:不涉及

2 电脑环境:不涉及

4、关于 ARM 架构

ARM架构是世界上最流行的处理器架构之一。每年有数十亿的 ARM 设备出货。

下面表格介绍了 ARM 的 A 、R和 M 三个架构的特点:

|-----------------------------|------------------|-------------------------|
| A (Applications 应用) | R (Real-Time 实时) | M(Microcontroller 微控制器) |
| 高性能 | 针对具有实时要求的系统 | 小型、高电源效率设备(低功耗设备) |
| 设计来运行复杂的操作系统,如Linux或Windows | 常见于网络设备和嵌入式控制系统 | 在许多 IOT 设备的主控 |

下图展示了基于ARM 架构的一个例子:

图 1

这个示例智能手机包含下列处理器类型:

  • A型处理器作为主CPU,运行Android等丰富的操作系统。

  • 基于 R 型处理器的蜂窝调制解调器提供连接。

  • 多 个M型处理器处理具体功能操作,如系统电源管理等。

  • 该手机卡使用的是一个带有附加安全功能的M 型处理器。SecurCore处理器通常用于智能卡。

当使用"架构"这个术语时,具体是什么意思?

我们说"架构"时是指的功能规范。那么 ARM 架构,就是指 ARM 处理器的功能规范,例如处理器有什么指令,这些指令实现了什么作用。

可以将架构看作是硬件和软件之间的一种规范。架构就描述了软件可以依靠硬件完成的功能。

ARM 架构的规范内容如下表:

|----------|------------------------------------|
| 名称 | 描述 |
| 指令集 | 每条指令的功能,该指令在内存中的表示方式(具体编码); |
| 寄存器集 | 有几个寄存器;寄存器的大小(位数);寄存器的功能;寄存器的初始状态; |
| 异常模式 | 不同的特权级别;异常的类型;进入异常处理或返回时会发生什么; |
| 内存模型 | 内存的访问顺序;缓存行为,软件必须在何时以及如何执行缓存维护; |
| 调试、跟踪和分析 | 如何设置和触发断点,哪些信息可以通过跟踪工具获取及获取的是何种格式; |

以上就是关于 ARM 架构具体是什么的基础知识。要学习一个架构就要了解五个方面:指令集,寄存器集,异常模式(特权模式),内存模型(缓存模型),调试、跟踪分析。

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