浅谈ARM处理器

　　从1985年世界上第一代32位、6MHz的ARM处理器问世至今，短短34年的时间，ARM席卷全球移动电子设备。据报道，全世界99%的智能手机和平板电脑都采用ARM架构，约有43亿人每天都会触摸一台搭载ARM芯片的设备，占全球总人口的60%。那么，今天我们来聊一聊ARM处理器，在文章中，我会比较多的那DSP来和ARM做一些对比。
　　ARM的硬件架构
　　现今的大多数计算机依然采用的是比较传统的冯*洛伊曼结构，其特点程序空间和数据空间不独立，都存储在存储器中。相信学习过汇编语言的读者，对这一点会深有感触，在用汇编语言编写程序的时候，对地址的分配是要主要的。ARM7采用的就是这种结构。
　　在ARM9以及大多数的DSP中，应用的比较多的却是另一种结构，哈佛结构，其特点是程序空间和数据空间相互独立，提供了较大的数存储宽带，比较适合对一些数字信号的处理。处理器的分类
　　在目前的处理器中一般分为CISC和RISC两大系列。
　　CISC是复杂指令集处理器，其最大的不合理之处在于，随着计算机技术的不断发展，各种指令集越来越多，但是常用的指令集只占源代码的20%，剩余的80%不常用。
　　为了改变这种不合理，RISC即精简指令集处理器，横空出世。其通道中只包含最有用的指令，确保数据通道快速执行每一条指令，使CPU硬件结构设计变得更为简单，尽量使用单周期指令，便于流水线操作执行。
　　在这简单谈一下流水线技术，总结一下其特点在于几个指令能够并行执行，内部信息流要求通畅流动，这样就提升了CPU的运行速度。在ARM7系列中采用的一般为3级流水线，即预取——译码——执行，在ARM9系列中采用预取——译码——执行——访问——写回，在ARM10中采用预取——发射——译码——执行——访问——写回，在ARM11中采用预取—预取—发射——译码——转换——执行——访问——写回。
　　ARM处理器的寄存器结构
　　ARM处理器共有37个寄存器，被分为若干个组。其中31个为通用寄存器，包括程序计数器等，都为32位。6个为状态寄存器，用来标示CPU的工作情况即程序的运行状态，都为32位。
　　ARM处理器共有7种不同的处理器模式，即用户模式、管理模式、未定义模式、中止模式、特权模式、irq模式，fiq模式。
　　在每一种处理器模式中有一组相应的寄存器。任意时刻（也就是任意的处理器模式下），可见的寄存器包括15个通用寄存器(R0~R14)、一个或者两个状态寄存器以及程序计数器(PC)。
　　在所有的寄存器中，部分寄存器在各模式下，共用同一个物理寄存器；部分寄存器在各模式下，拥有独立的物理寄存器。
　　ARM处理器的指令结构
　　ARM微处理器支持两种指令集，即ARM指令集和THUMB指令集。ARM指令集长度为32位，THUMB指令集长度为16位。
　　THUMB指令集为ARM指令集的功能子集。它和等价的ARM代码相比能够节省30%—40%的空间，并且具有32位代码的所有优点，但是需要的运行时间较长。
　　ARM代码向THUMB代码跳转要通过BX指令，通过对数据项的最后一位进行判断，跳转之后，改变CPSR中的模式位。ARM处理器的系统工作频率
　　ARM7系列微处理器的典型频率为0.9MPIS/MHZ，其工作系统主时钟的频率为20M~133MHZ。
　　ARM9系列微处理器的典型频率为1.1MPIS/MHZ，其工作系统主时钟的频率为100M~233MHZ.
　　ARM10系列工作系统主时钟的频率最大能达到700MHZ。
　　我使用过一款DSP2812的工作系统主时钟的频率最大能够达到150MHZ。
　　控制器速度的提升，对于一些实时性要求较高的在线操作系统，十分有益。
　　ARM微处理器的堆栈系统
　　ARM的堆栈能够向上和向下两个方向增长，所以一共有四种堆栈方式。这在单片机或是DSP中是不太能够见到。小结
　　34年的飞速发展，现在的ARM早已不仅仅只是一个处理器，它的后面是一个生态系统，一个我们国家电子产业，十分依赖的生态系统。
　　美国对中兴、华为的卡脖子事件，警醒我们，不能一直在别人的大树下面休息，所以现在RSIC-V开始向前走，虽然很难，但是我们义无反顾。