当前位置:首页 > 天道酬勤 > 正文内容

mips架构和arm架构(arm架构cpu有哪些)

张世龙2021年12月22日 00:00天道酬勤930

什么是arm体系结构

ARM体系结构以前称为高级机器,以前称为航空机器。 这是一种32位合理化指令集(RISC )处理器体系结构,广泛用于许多嵌入式系统设计中。 从节能特点来看,ARM处理器非常适合移动通信领域,满足了主要设计目标为低功耗的特性。

目前,ARM家族占32位嵌入式处理器的75 % [1],是世界上最大的32位体系结构之一。 ARM处理器可以在很多家电产品中看到,从便携式设备(PDA、手机、多媒体播放器、手持电脑游戏、电脑外设)到硬盘、台式机其中也有基于ARM设计的衍生产品,重要的产品还包括Marvell的XScale体系结构和德克萨斯仪器的OMAP系列。

ARM体系结构图

下图是ARM的框架图。 32位ALU、几个32位通用寄存器、状态寄存器、32TImes; 8位乘法器,32TImes; 由32位桶型移位寄存器、指令解码和控制逻辑、指令流水线和数据/地址寄存器组成。

1.ALU :有操作数锁存器、加法器、逻辑功能、结果及零检测逻辑结构2种。

2、桶形移位寄存器: ARM采用32TImes; 32位桶形移位寄存器。 由此,可以一次进行左移位/右移位n位、环移位n位、算术右移位n位等。

3 .高速乘法器:乘法器一般通过“1移位加法”的方法实现乘法运算。 ARM为了提高运算速度,采用两位数乘法的方法,通过乘数的两位数实现“一移位加法”运算; ARM高速乘法器采用32TImes; 通过8位的结构,可以降低集成度(其对应芯片面积不超过并联乘法器的1/3 )。

4 .浮点部件:浮点部件作为可选件用于ARM框架。 FPA10浮点加速器作为协处理器方式连接到ARM,通过协处理器指令的解释执行。

5 .控制器: ARM的控制器采用硬件接线的可编程逻辑阵列PLA。

6 .寄存器

用户模式以外的6种处理器模式称为特权模式(PrivilegedModes )。 在这些模式下,程序可以访问所有系统资源,也可以任意切换处理器模式。 其中,除系统模式以外的5种特权模式也称为异常模式。

处理器模式可以通过软件控制进行切换,也可以通过外部中断或异常处理进程进行切换。 大多数用户程序都在用户模式下运行。 在这种情况下,APP无法访问受操作系统保护的系统资源,APP应用程序也无法直接切换处理器模式。 如果需要切换处理器模式,APP应用可以发生异常处理,在异常处理中进行模式的切换。 该体系结构允许操作系统控制整个系统的资源。

如果APP发生异常中断,处理器将进入适当的异常模式。 每个异常模式都有一组由相应的异常处理程序使用的寄存器,这样,在进入异常模式时,可以保证程序运行状态的用户模式的寄存器不会被破坏。

系统模式不是通过异常的过程进入的,它拥有与用户模式完全相同的寄存器。 但是,系统模式是特权模式,可以访问所有系统资源,也可以直接在处理器模式之间进行切换。 它主要用于操作系统的任务。 通常,操作系统的任务需要访问所有的系统资源。 此外,此任务使用用户模式的寄存器组,而不是异常模式的对应寄存器组。 这样,可以防止在发生异常中断时破坏任务的状态

ARM的技术实现

虽然要深入理解ARM的实现原理是一个很大的学习工程,但在这里同样希望读者能够阅读并对ARM有个整体的认识,然后进一步深入学习。 首先在ARM组件的基础上展开本章的chat。

汇编语言是机器代码上的薄语法层,由二进制编码指令组成。 这是我们的计算机所理解的。 那为什么不写代码呢? 因为可以想象用二进制进行编码是多么痛苦,所以要制作ARM组件。

但是,计算机本身只识别机器代码并不能执行汇编代码。 为此,需要将汇编代码合并到机器代码中的工具GNUBinutils项目的GNUAssembler。 用扩展名*.s编写程序后,需要将其组合起来链接到ld。

我们从最下层来看,最下层有电信号,信号是将电压切换到两个电平而形成的。 例如,0伏(关闭)或5伏)接通)。

但是,由于不能简单地告诉电路的电压,所以只能选择使用1/0写入接通/断开的模式。 然后,将0和1的顺序分组,创建机器代码指令,这是计算机处理器的最小工作单位。 以下是机器语言的例子。

因为我们知道ARM处理器只能对寄存器进行数据处理,所以有两种类型的内存交互。 从内存加载到寄存器,从寄存器将值存储在内存中。 也就是说,ARM使用加载/存储(LDR和STR )模型进行内存访问。

LDR通常用于将内存的内容加载到寄存器中,而STR用于将寄存器的内容存储在内存地址中。 让我举个基本的例子:

最初看到的合作伙伴可能会被雾笼罩,下面用图说明ARM是如何与存储进行交互的。

X86架构工业用计算机和ARM架构工业用计算机的区别

1、性能

X86架构的工业计算机比ARM架构的工业计算机速度快得多,功能强大得多。 ARM的优势在于效率,ARM采用RISC流水线指令集,完成综合工作处于劣势,在任务比较固定的应用情况下,其优势可以充分发挥

致。

2、扩展能力

X86架构的工业电脑采用“桥”的方式与扩展设备(如硬盘、内存等)进行连接,且X86架构的工业电脑能很容易进行性能扩展,如增加内存、硬盘等。

ARM架构的工业电脑是通过专用的数据接口使CPU与数据存储设备进行连接,所以ARM的存储、内存等性能扩展难以进行(一般在产品设计时已经定好其内存及数据存储的容量),所以采用ARM架构的工业电脑,一般不考虑扩展。

3、操作系统的兼容性

几乎所有X86硬件平台都可以直接使用微软的视窗系统及现在流行的几乎所有工具软件,所以X86系统在兼容性方面具有无可比拟的优势。

ARM几乎都采用Linux的操作系统,而且几乎所有的硬件系统都要单独构建自己的系统,与其他系统不能兼容,这也导致其应用软件不能方便移植,也制约了ARM的发展和应用。Android系统开发后,统一了ARM架构电脑的操作系统,使新推出基于ARM架构的电脑系统有了统一的、开放式的、免费的操作系统,为ARM的发展提供了强大的支持和动力。

4、软件开发的方便性及可使用工具的多样性

在软件开发方面, X86架构比ARM架构更容易、更简单、实际成本也更低,同时更容易找到第三方软件(免去自己开发的时间和成本),而且软件移植更容易。

5、功耗

在服务器、工作站以及其他高性能运算等应用方面,不考虑功耗和使用环境等条件,X86占了优绝对优势;但受功耗、环境等条件制约且工作任务固定的情况下ARM就占有很大的优势。

扫描二维码推送至手机访问。

版权声明:本文由花开半夏のブログ发布,如需转载请注明出处。

本文链接:https://www.zhangshilong.cn/work/26671.html

分享给朋友:

发表评论

访客

看不清,换一张

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法和观点。