给大家补补ARM11处理器的课吧

ARM系列处理器

ARM 即Advanced RISCMachines的缩写,既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。1985年4月26日，第一个ARM原型在英国剑桥的Acorn计算机有限公司诞生，由美国加州SanJoseVLSI技术公司制造。20世纪80年代后期，ARM很快开发成Acorn的台式机产品，形成英国的计算机教育基础。


1990年成立了Advanced RISC Machines Limited(后来简称为ARMLimited，ARM公司)。20世纪90年代，ARM 32位嵌入式RISC(Reduced lnstruction SetComputer)处理器扩展到世界范围，占据了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系统应用领域的领先地位。ARM公司既不生产芯片也不销售芯片，它只出售芯片技术授权。


1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（ IP ）核的微处理器，即我们通常所说的 ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于 ARM 技术的微处理器应用约占据了 32 位RISC 微处理器 75 ％以上的市场份额， ARM 技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。


ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和众多合作伙伴。


ARM商品模式的强大之处在于它在世界范围有超过100个的合作伙伴(Partners）。ARM 是设计公司，本身不生产芯片。采用转让许可证制度，由合作伙伴生产芯片。


当前ARM体系结构的扩充包括：

•Thumb 16位指令集，为了改善代码密度；
•DSP DSP应用的算术运算指令集；
•Jazeller 允许直接执行Java字节码。
ARM处理器系列提供的解决方案有：
•无线、消费类电子和图像应用的开放平台；
•存储、自动化、工业和网络应用的嵌入式实时系统；
•智能卡和SIM卡的安全应用。


ARM处理器微体系结构的演变--过去的十年中，ARM处理器经历了从简单的ARM7TDMI内核发展到最新ARM11EJ-S内核，当前有5个产品系列——ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、SecurCore和ARM11。从简单的三级流水线到先进的８级流水线结构。用单个时钟来进行比较，性能差别不大。ARM11是ARM家族中性能最强的一个系列。 ARM7TM通常只能在200MHz以下的频率运行；ARM11系列处理器展示了在性能上的巨大提升，首先推出350M~500MHz时钟频率的内核，在未来将上升到1GHz时钟频率。


ARM11处理器在提供高性能的同时，也允许在性能和功耗间做权衡以满足某些特殊应用。通过动态调整时钟频率和供应电压，开发者完全可以控制这两者的平衡。在0.13um工艺，1.2v条件下，ARM11处理器的功耗可以低至0.4mW/MHz。


ARMv6结构体系

ARM11处理器的超强性能是由一系列的架构特点所决定的。ARMv6—决定性能的基础ARMv6架构决定了可以达到高性能处理器的基础。


总的来说，ARMv6架构通过以下几点来增强处理器的性能：


· 多媒体处理扩展
· 使MPEG4编码/解码加快一倍
· 音频处理加快一倍
· 增强的Cache结构
· 实地址Cache
· 减少Cache的刷新和重载
· 减少上下文切换的开销
· 增强的异常和中断处理
· 使实时任务的处理更加迅速= 支持Unaligned和Mixed-endian数据访问
· 使数据共享、软件移植更简单，也有利于节省存储器空间


对绝大多数应用来说，ARMv6保持了100%的二进制向下兼容，使用户过去开发的程序可以进一步继承下去。ARMv6保持了所有过去架构中的T（Thumb指令）和E（DSP指令）扩展，使代码压缩和DSP处理特点得到延续；为了加速Java代码执行速度的ARM Jazalle技术也继续在ARMv6架构中发挥重要作用。


ARM11处理器的内核特点

ARM11处理器是为了有效的提供高性能处理能力而设计的。该系列主要有ARM1136J,ARM1156T2和ARM1176JZ三个内核型号
ARM11处理器系列可以在使用130nm代工厂技术、小至2.2mm2芯片面积和低至0.24mW/MHz的前提下达到高达500MHz的性能表现。ARM11处理器系列以众多消费产品市场为目标，推出了许多新的技术，包括针对媒体处理的SIMD，用以提高安全性能的TrustZone技术，智能能源管理（IEM），以及需要非常高的、可升级的超过2600 Dhrystone 2.1MIPS 性能的系统多处理技术。


下面对几个ARM处理器内核做了简单的介绍。可以注意到，随着处理器内核技术的发展，处理器的速度越来越快，其主要得益于ARM流水线的技术发展。


ARM1176JZF-S可综合处理器专门针对包括数字电视、机顶盒、游戏机以及手机在内的消费及无线产品。这一处理器采用了ARM Jazelle®Java加速技术、ARM TrustZone®技术（专门针对为运行开放式操作系统例如Symbian OS、Linux和WindowsCE的消费产品提供安全性能的关键技术）以及一个矢量浮点（VFP）协处理器（为嵌入式3D图像提供强大的加速功能）。


DSP功能:

DSP（digital singnalprocessor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号，再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片
目前有很多应用要求多处理器的配置（多个ARM内核，或ARM+DSP的组合），ARM11处理器从设计伊始就注重更容易地与其他处理器共享数据，以及从非ARM的处理器上移植软件。此外，ARM还开发了基于ARM11系列的多处理器系统——MPCORE（由二个到四个ARM11内核组成）。