嵌入式典型ARM处理器介绍以及分类

一、处理器和处理器核
(1)处理器核
        “处理器核”特指实现某种版本ARM指令集架构、具有取指令和执行指令功能的组件。
(2)处理器
        以处理器核为中心，再把存储管理部件MMU、中断控制器、浮点运算器、总线接口等组件进行集成就构成“ARM处理器”。
        ARM处理器中一定包含有一个或几个处理器核，而单纯的处理器核也可以作为处理器使用。因此，一些资料中“处理器核”和“处理器”经常会混淆使用。

二、ARM处理器的分类

ARM处理器分为五类:经典ARM处理器、ARM Cortex嵌入式处理器、ARM Cortex实时嵌入式处理器、ARM Cortex应用处理器以及ARM专家处理器

ARM Cortex处理器包括: 

(1)Cortex-A (A=Application)系列是面向高端应用的处理器，它的工作频率高、性能好、功耗合理。A5~A15为32位，而A53-A57为64位版本。这类被称为ARMCortex应用处理器，简称应用处理器。

(2)Cortex-R ( R=Real Time)系列是面向实时控制应用的处理器，响应速度快、性能合理、功耗低。这类被称为ARMCortex实时嵌入式处理器，简称实时嵌入式处理器。

(3)Cortex-M ( M=Microcontroller)系列是面向微控制器的处理器，性价比极高、成本很低、功耗极小。这类被称为ARM Cortex嵌入式处理器，简称嵌入式处理器。

笼统地把-R系列和-M系列称为嵌入式Codex处理器，简称嵌入式处理器。把专用于智能卡应用、侧重安全可靠的处理器称为安全专家处理器或专家处理器SecurCore,它有三个系列，分别是基于ARM7TDMI的SC000系列、基于Cortex-M0的SC100系列以及基于Cortex-M3的SC300系列。

三、经典ARM处理器

经典ARM处理器目前主要有ARM7、ARM9和ARM11三个系列，包含多种不同的处理器，它们大多是按照ARMv4T、ARMv5TE或ARMv6架构设计的。
(1) ARM7系列
        ARM7系列的ARM7TDMI ( ARM7TDMS-S)是市场上销量最高的32位处理器内核，它采用ARMv4T架构，支持ARM/Thumb指令集，使用冯氏存储结构，由3级指令流水线实现，曾用于诺基亚6110手机。其命名中数字表示系列编号，T表示支持Thumb指令集，D表示支持片上调试，M表示具有快速的64位乘法，I表示提供片内在线仿真(ICE)，-S 表示该处理器( 或处理器核)以IP软核的形式提供授权，让客户根据自己的半导体工艺进行再开发。(现在T、D、M、I这4项基本功能成了任何新产品的标配，因而不再使用这些后缀。)
(2) ARM9系列
        ARM9系列处理器，它为微控制器、DSP和Java应用提供了单处理器解决方案，非常适合需要有数字信号处理功能的微控制器应用领域。

ARM920T处理器使用的核是ARM9TDMI，它基于ARMv4T架构设计，支持ARM/Thumb指令集，具有快速乘法器;采用程序与数据分离的哈佛存储结构，指令Cache和数据Cache各16 KB，还可通过总线外接Cache和SRAM存储器;支持协处理器;含有内嵌的在线仿真模块ICE、支持片，上调试;采用5级流水线以提高处理器性能，每一条指令的执行分为5个步骤:①取指令，②指令译码，③执行指令运算，④Cache/存储器访问，⑤结果写回寄存器。

图2-5是ARM920T处理器的框图。从图中可以看出，除了ARM9 TDMI处理器核之外，它还包括存储器管理部件MMU (实现虚拟存储器)、16 KB的指令Cache和16 KB的数据Cache、 数据写回RAM、AMBA总线接口、外部协处理器接口以及跟踪调试接口等。

图2-5 ARM920T内部结构框图

审核编辑 黄昊宇