arm芯片解密 - WWW百科

从第一台电脑诞生开始，我们就谈到了单片机时代。麻雀虽然小而全，但它的处理能力毕竟很有限。现实中工业和技术的发展促使我们生产出更强大、更丰富的处理器。如果说单片机是“麻雀”，那么现实很可能需要一只“鹰”，更糟糕的是，它是巨型秃鹫中的“鹰哥” 。
cpu性能提升与处理器集成
单片机的“工厂”相对简单，厂外的“道路”相对原始。为了更快更好地加工产品，处理器制造商不断扩大其性能工程。“工厂”越来越高，“装修”越来越精致，材料越来越好。后来简单来说，它也给“工厂”建了自己的院子和专属车道，外面的路也是不断的。路上也有专门负责不同对外职责的各种车辆。比较后，所有这些功能组件集合在一起，形成一个“工厂”，旁边有一个专业的cpu，可能还有一个协处理器，几个级别的带缓冲区的cache和mmu，以及一个高带宽、高性能总线和各种外围ip的社区。现在说到处理器的概念，大部分都会参考这个社区。甚至当我们谈到cpu的时候，大部分都不仅仅是核心。我们似乎已经习惯了。
处理器界的明星们
从七八十年代开始，半导体行业蓄势待发，摩尔定律输出，如果把整个处理器类型的数量描述清楚，可以说是比较后三天三夜。这里挑几个有代表性的明星产品来说一下，可以说处理器行业的老大哥英特尔特别有代表性，甚至在学校的微机原理课程中以这一类型为例，在pc和服务器行业的地位真的很难撼动。但是上一本书讲的是8086 。这里我想以我们经常听到的几种处理器为代表，比如arm、powerpc、mips、dsp，加上fpga来谈谈它们的开发和连接。
arm处理器
说到arm，你就熟悉了。它具有体积小、功耗低、成本低、性能高、支持thumb(16位)/arm(32位)双指令集、与8位/16位设备兼容性好、寄存器使用广泛、指令执行速度快、寻址方式灵活简单、执行效率高、指令长度固定、大部分数据操作都在寄存器中完成等特点。
如果翻译arm这个词，一般是“advancedriscmachines”，这是一款高性能的risc处理器。然后这个词又来了。什么是risc？
先说arm诞生的历史，说明risc在历史上的意义。
arm的历史
要说arm的历史，先说一个叫acorn的公司。据说1978年12月，一位物理学家和一位工程师在英国剑桥成立了剑桥处理小组，主要向当地市场供应电子设备。1979年，公司更名为橡子公司。公司比较初打算用摩托罗拉的16位芯片搭建设备，但是发现了两个问题，一个是芯片有点慢，一个是有点贵。后来他们想找intel要80286芯片的设计资料，但是你知道，被拒绝后发生了什么？只能自己开发。
1985年，设计了第一代32位、6mhz处理器，用它搭建了一台risc指令集计算机，称为arm(橡子risc机) 。这就是arm这个名字的由来(那么这是acorn还是advanced？有可能一开始叫acorn，后来发展成advanced版本。
1990年11月27日，橡子公司正式改组为arm计算机公司。苹果、芯片制造商超大规模集成电路(vlsi)和橡子(acorn)一起入股。据说公司的办公室是一个非常简陋的谷仓。
说一说risc吧：
risc被称为精简指令集计算机，中文意思是精简指令集计算机。什么是精简指令集？正是这种指令集结构可以优先选择使用频率比较高的简单指令，避免复杂指令；指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少；控制逻辑是主要方法，不需要或者少用微码控制。简单来说，程序指令被拆分成简单的指令，执行起来没有那么复杂。那么，一定有同学又说了，如果有简化指令集，是不是有复杂指令集？答案是肯定的，叫做cisc(complexinstructionsetcomputer)的复杂指令集计算机有什么特点？在cisc指令集中，大约20%的指令会被重复使用，占整个程序代码的80% 。而剩下的指令很少使用，在编程中只占20% 。