深入理解ARM嵌入式微处理器体系结构

"这篇资料详细介绍了ARM体系结构，包括嵌入式微处理器的基本概念、ARM架构的概览、编程模型以及异常处理。内容来自于北京航空航天大学机器人研究所的魏洪兴教授的PPT课件，旨在帮助理解32位微处理器在嵌入式系统中的应用及其重要性。" 在嵌入式系统设计中，微处理器扮演着核心角色，特别是32位嵌入式微处理器，它们目前占据了市场的主导地位。多种指令体系结构并存，包括Motorola的68000系列、Intel的I960、Motorola的Coldfire、Sun的Sparc以及嵌入式X86系列。然而，ARM体系结构因其独特的优势，如知识产权授权模式，使得它成为了最为突出的体系之一，与MIPS和Hitachi的SuperH系列共同引领市场。 ARM体系结构的概览涵盖了其设计哲学，它是一种精简指令集计算（RISC）架构，强调高效能和低功耗。ARM微处理器以其灵活的编程模型著称，支持不同的运行模式以适应不同功耗需求，如运行模式、待机模式和停机模式。功耗是评价嵌入式处理器的重要指标，通常以MIPS/W表示，即每瓦特功率能执行的百万次指令数。 ARM编程模型讲解了如何在ARM架构上编写和执行程序。ARM指令集包括32位的ARM指令和16位的Thumb指令集，Thumb指令提供了代码存储密度的优化，通过片内逻辑译码器实时转换为等效的32位ARM指令。同时，MIPS通过MIPS16技术解决了类似问题，以提高代码效率。 ARM异常处理机制是另一个关键点，它描述了系统如何响应中断和异常事件，这些事件可能来自硬件或者软件，如数据访问错误、软件中断或外部中断。理解这一机制对于编写实时操作系统和设备驱动程序至关重要。 这份资料深入浅出地介绍了ARM体系结构的关键特性，对于学习和掌握ARM处理器的设计理念和应用有着极大的帮助。无论是对嵌入式系统开发者还是硬件工程师，都是宝贵的参考资料。