N6 ARM

一、ARM的CPU介绍

ARM最小系统

RAM:随机存储,访问效率高(快)。

RAM : SRAM DRAM SDRAM DDR内存

静态 动态 同步

ROM:只读存储 ,掉电数据不丢失。

ROM: PROM EPROM EEPROM

可编程 可擦除 电

flash:闪存,掉电数据不丢失,访问效率高(快)

ALU:运算单元,实现运算的硬件电路。

RO~R12:通用寄存器,一般用来存储数据。

PC:程序计数器,一般指向正在运行的下下条指令(默认自加运算),复位值为0。

LR:链接寄存器存储函数的返回地址。

SP:栈指针寄存器指向栈顶。

CPSR:当前程序状态寄存器,进借位、溢出、中断使能、工作模式、大小端控制。

SPSR:保存程序状态寄存器,是CPSR的备份。

Cache:缓存,访问速率介于寄存器和内存之间,提高程序执行的效率。

MMU:内存管理单元,用于虚拟地址到物理地址的映射。

冯・诺依曼结构(数据和指令一起存放)

  • 指令 和 数据 放在同一片存储器里

  • 共用同一套总线

  • 取指令的时候,就不能同时取数据

  • 代表:电脑 CPU、早期 51 单片机

哈佛结构(数据和指令单独存放)

  • 指令存储器 、数据存储器 → 完全分开

  • 有两套独立总线

  • 可以同时取指令 + 取数据

  • 速度更快

  • 代表:ARM、DSP、STM32、现代单片机

  • 增栈(Ascending) :栈向高地址生长

  • 减栈(Descending) :栈向低地址生长

  • 满栈(Full Stack) :SP 永远指向最后入栈的有效数据

  • 空栈(Empty Stack) :SP 永远指向下一个将要存放的空位置

常用满减栈

二、ARM系统(不涉及中断嵌套

东西 定位 擅长 例子
ARM Cortex‑M 高性能、偏控制 简单任务、外设、低功耗 STM32、单片机
ARM Cortex‑R 实时控制 硬实时、高可靠、低延迟 汽车 ECU、工业控制
ARM Cortex‑A 运算系统 跑 Linux、界面、多任务 手机 CPU、平板
DSP 数字信号处理 数学、滤波、FFT 音频、雷达、基站
FPGA 硬件可编程 高速并行、自定义电路 通信、AI 加速
异构多核 组合架构 又控制、又算、又快 手机 SoC、智能驾驶芯片

AHB:高速总线。

APB:外设(低速)总线。

地址总线:传输地址(单向);

数据总线:传输数据(双向);

控制总线:读写/忙控制信号。

CPU:中央处理单元

SOC:片上系统

MCU:微控制器

MPU:微处理器

RISC:精简指令集

CISC: 复杂指令集

ARM采用的是32位架构

ARM约定:

Byte :8 bits

Halfword :16 bits (2 byte)

Word :32 bits (4 byte)

Doubleword 64-bits (8byte)(Cortex-A处理器)

大部分ARM core提供: ARM指令集(32-bit); Thumb指令集(16-bit)(紧急)

流水线:取指 解码 执行。(PC指向读取的指令,而不是正在执行的指令)。

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