ARM体系结构与编程模型详解：嵌入式微处理器主流选择

本章节内容深入探讨了ARM体系结构与编程模型在嵌入式系统开发中的关键作用。首先，嵌入式微处理器市场概述了当前的主要系列，包括ARM、MIPS、PowerPC、SuperH和X86，其中ARM系列占据主导地位，据统计，2005年ARM处理器占据了32位市场大约70%的份额，约有17亿个付运，显示出其在嵌入式领域的广泛应用。 ARM体系结构的核心知识点包括： 1. **工作状态**：CPU的不同工作模式，这些模式决定了处理器的行为和性能，比如用户模式、系统模式、管理模式等，对于理解和编程至关重要。 2. **寄存器组织**：ARM的寄存器结构设计，如通用寄存器、程序计数器、状态寄存器等，对程序性能和效率有着直接影响。 3. **异常处理**：异常是处理器遇到错误或特定事件时的响应机制，理解异常处理有助于开发者编写健壮的程序，处理各种意外情况。 在32位架构的背景下，ARM的兴起与X86的市场份额形成鲜明对比。X86系列，虽然在中国市场由于用户熟悉度高而广受欢迎，特别是在嵌入式PC领域，但ARM以其高效能和低功耗的特点在移动设备和物联网设备中占据优势。 MPC/PPC系列，如Motorola的MPC8XX和IBM的PPC4XX，代表了高性能嵌入式处理器的发展，它们集成了高速网络控制器、多种I/O接口和内存控制器，适用于通信、消费电子、工业控制和军事装备等领域。这些处理器通常具备较高的数据处理速度和功能集成，如MPC的高度集成SoC（系统级芯片）技术，能够满足低能耗、便携性和图像处理等复杂应用需求。 技术规格方面，如摩托罗拉MPC的0.25微米CMOS工艺、SAA-12E282Dhrystone 2.1 MIPS的性能指标、以及480万个晶体管的复杂度，这些细节体现了不同处理器在性能和功耗方面的特点。此外，电源消耗、I/O信号处理和温度范围等因素也是衡量嵌入式处理器适配性和可靠性的重要参数。 本章节深入剖析了ARM体系结构的基础原理、应用优势以及与其他系列的比较，这对于从事嵌入式系统开发的工程师来说，是理解和利用ARM平台进行高效编程的基础。