RISC架构下的ARM微处理器应用研究.doc

RISC架构下的ARM微处理器应用研究摘要 本文主要介绍了当下流行的微处理器ARM,分析ARM适应 嵌入式系统的特点和它的相关产品适用的领域及其广阔的发展前景关键词 RISC架构；ARM微处理器；嵌入式微处理器1引言提到微处理器大家都会想到Intel公司和AMD公司的产品，但在当今嵌入式 系统应用中还有一个同样响亮的名字ARM微处理器，它是一种RISC架构下嵌 入式系统的核心部件，被广泛地应用到工业控制、无线通讯、消费类电子产品等 很多领域2 RISC架构RTSC 的英文全称为 “Reduced Instruction Set Computing'l1 文即"精简指令 集”，它的指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分指令, 大部分复杂的操作则使用成熟的编译技术，由简单指令合成口前在中高档服务 器中普遍采用这一指令系统的CPU,特别是高档服务器全都采用RISC指令系统 的CPUo在中高档服务器中采用RISC指令的CPU主要有Compaq（康柏，即新 惠普）公司的Alpha、HP公司的PA-RISC^ IBM公司的Power PC> MIPS公司的 MIPS和SUN公司的Spareo RISC架构服务器是指采用精简指令系统计算结构 （RISC）的服务器，与IA架构服务器（Intel Xeon处理器、AMD Opteron处理器）比 较最大的区别在于：RISC架构服务器一般应用于中端UNIX领域，其在安全 性、可靠性方面具有不言而喻的优势。

在嵌入式处理器设计领域，RISC已经成 为处理器结构设计的必然选择3嵌入式微处理器嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬对裁剪、适应应用 系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统并且该系 统是以提高对象体系智能性、控制力和人机交互能力为H的，通过相互作用和内 在指标评定的，嵌入到对彖体系中的专用计算机系统血嵌入式微处理器是嵌入 式系统的核心部件，是决定嵌入式系统功能强弱的主要因素，也决定了嵌入式系 统的应用范围和开发复杂度那么嵌入式微处理器与通用微处理器有什么区别 呢？嵌入式微处理器是具备强的中断、1X0、内存和能效管理能力，具有定制多 类体系架构的特征，适应计算处理性能的微处理器4 ARM微处理器ARM 公司成立于 1990 年 11 月,全称是“ Advanced RISC Machines Ltd/\ 它 是由英国Acorn公司提供技术和12名工程师、美国苹果电脑和VLSI Technology(H前已被飞利浦收购)出资合手组建的美英混血公司，是微处理器行 业的一家知名企业，设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器、相关技 术及软件技术具有性能高、成本低和能耗省的特点。

适用于多种领域，比如嵌 入控制、消费/教育类多媒体、DSP和移动式应用等到戸前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：(1) 工业控制领域：作为32位的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不 但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同吋也逐渐向低端微控制器应用 领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提 出了挑战2) 无线通讯领域：FI前已有超过85%的无线通讯设备采用了 ARM技术，ARM 以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固3) 网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片止逐步获得 竞争优势此外，ARM在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对 DSP的应用领域提出了挑战4) 消费类电子产民ARM技术在H前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和 游戏机中得到广泛采用5) 成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技 术中的32位SIM智能卡也采用了 ARM技术除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将來取得 更加广泛的应用采用RISC架构的ARM微处理器一般具有如下特点：(1) 体积小、低功耗、低成本、高性能。

2) 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好的兼容8位/16位器件3) 大量使用寄存器，指令执行速度更快4) 大多数数据操作都在寄存器中完成5) 寻址方式灵活简单，执行效率高6) 指令长度固定5 ARM微处理器产品DARM7微处理器系列ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器，最适合用于对价位和功 耗要求较高的消费类应用ARM7系列微处理器的主要应用领域为：工业控制、Intemet设备、网络和调 制解调器设备、移动等多种多媒体和嵌入式应用2) ARM9微处理器系列ARM9系列微处理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能ARM9系列微处理器主要应用于无线设备、仪器仪表、安全系统、机顶盒、高 端打印机、数字照相机和数字摄像机等ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以 适用于不同的应用场合3) ARM9E微处理器系列ARM9E系列微处理器为可综合处理器，使用单一的处理器内核提供 了微控制器、DSP. Java应用系统的解决方案，极大地减少了芯片的面积和系统 的复杂程度ARM9E系列微处理器提供了增强的DSP处理能力，很适合于那些 需要同吋使用DSP和微控制器的应用场合。

ARM9系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费晶、成像设备、工 业控制、存储设备和网络设备等领域ARM9E系列微处理器包含ARM926EJ・S、ARM946E-S和ARM966E-S三种类 型，以适用于不同的应用场合4) ARMI0E微处理器系列ARM10E系列微处理器具有高性能、低功耗的特点，由于采用了新的体系结 构，与同等的ARM9器件相比较，在同样的时钟频率下，性能提高了近50%, 同时，ARM10E系列微处理器采用了两种先进的节能方式，使其功耗极低ARM10E系列微处理器主要应用于下一代无线设备、数字消费品、成像设备、 工业控制、通信和信息系统等领域ARM10E系列微处理器色含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三种类 型，以适用于不同的应用场合5) ARM11ARM 11是ARMv6体系结构的第一个实现，ARM 11微结构的设计冃的是为了 高性能，而实现这一 FI的流水线是关键ARM 11微结构的流水线与以前的ARM 不同(如图1所示)，它色含8级流水线，分别为预取1、预取2、解码、发送、 转换/MACK执行/MAC2、内存访问/MAC3和写入等八个单元，使贯通率比以 前的提高40% o图1 ARM系列流水线结构6) SecurCore微处理器系列SecurCore系列微处理器专为安全需要而设计，提供了完善的32位RISC技术 的安全解决方案，因此，SecurCore系列微处理器除了具有ARM体系结构的低 功耗、高性能的特点外，还具有其独特的优势，即提供了对安全解决方案的支持。

SecurCore系列微处理器主要应用于一些对安全性要求较高的应用产品及应用 系统，如电子商务、电子政务、电子银行业务、网络和认证系统等领域SecurCore 系列微处理器包含 SecurCore SC100、SecurCore SCI 10> SecurCore SC200和SecurCore SC210四种类型，以适用于不同的应用场合7) StrongARM微处理器系列Inter StrongARM SA-1100处理器是采用ARM体系结构高度集成的32位RISC 微处理器它融合了 Inter公司的设计和处理技术以及ARM体系结构的电源效 率，采用在软件上兼容ARMv4体系结构、同时采用具有Intel技术优点的体系 结构Intel StrongARM处理器是便携式通讯产品和消费类电子产品的理想选择，已 成功应用于多家公司的掌上电脑系列产品8) Xscale处理器Xscale处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案，是一 款全性能、高性价比、低功耗的处理器它支持16位的Thumb指令和DSP指 令集，已使用在数字移动、个人数字助理和网络产品等场合Xscale处理 器是Intel H前主要推广的一款ARM微处理器。

6结语ARM将其技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，每个厂 商得到的都是一套独一无二的ARM相关技术及服务利用这种合伙关系，ARM 很快成为许多全球性RISC标准的缔造者Fl前,总共有30家半导体公司与ARM 签订了破件技术使用许可协议，其中色插Intel. IBM、LG半导体、NEC、SONY、 菲利浦和国民半导体这样的大公司至于软件系统的合伙人，则包括微软、升阳 和MRI等一系列知名公司同时随着新的应用的不断产生，新的嵌入式微处理 器也层出不穷，可见ARM微处理器的还有很大的发展空间参考文献［1］ 周立功，ARM嵌入式系统基础教程［M］,北京：北京航空航天工业大学出 版社2005.［2］ 魏忠，嵌入式开发详解［M］,北京：电子工业大学出版社，2003.其他参考文献［1］ 熊飞•本量利分析方法在高校成本核算中的应用［J］.会计Z友［2］ 任婷,石芬芳.高校成本管理研究综述［J］.武汉职业技术学院学报［3］ 万楚军•高校成本性态分析与管理［J］•荆州师范学院学报,2001.4:48-49.［4］ 李玉周，聂巧明.基于成本视角对管理会计框架的构建［J］•会计研究［5］ 陈祥有.成本管理会计理论体系的构建［J］.管理观察,2009.6:99-100.［6］ 江其玫.跨财务会计与管理会计领域的成本计量研究［J］.东南大学学报［7］ 贾洁萍.领导决策成本的界定［J］.重庆工学院学报,2008.10:80-81.［8］ 郑益乐•教育机会成本探析［J］冲国高等教育评估,2009.4:80-81.。