清华大学ARM体系结构深度解析

"清华大学ARM体系结构详解，涵盖了ARM体系结构概览、编程模型以及异常处理。此内容来源于北京航空航天大学的讲座资料，由魏洪兴教授讲解，主要探讨了嵌入式微处理器的市场趋势、评价指标以及ARM系列在32位嵌入式处理器中的重要地位。" 本文将详细阐述清华大学ARM体系结构详解中的关键知识点： 1. **嵌入式微处理器概述** - 嵌入式微处理器是嵌入式系统的心脏，负责执行系统的计算和控制任务。 - 32位嵌入式微处理器在市场中占据主导地位，拥有众多供应商和指令体系结构。 - 在过去的市场中， Motorola的68000系列是成功的代表，但现在ARM系列逐渐成为焦点。 2. **ARM体系结构概览** - ARM(Advanced RISC Machines)是一种精简指令集计算机(RISC)架构，以其高效能和低功耗著称。 - ARM公司通过授权其IP给半导体制造商，使得多种不同形态的ARM芯片得以问世，如MIPS和SuperH系列。 3. **ARM编程模型** - ARM编程模型涉及如何编写和执行针对ARM架构的软件。 - ARM处理器支持两种指令集：32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集，后者用于提高代码密度。 - Thumb指令集可以被片内的逻辑译码器实时解码为等效的32位ARM指令。 4. **ARM异常处理** - 异常处理在嵌入式系统中至关重要，因为它处理程序错误、中断和其他异常情况。 - ARM架构提供了丰富的异常模式，包括数据访问异常、预取指令异常等，使得系统能够对各种状况做出响应。 5. **嵌入式处理器评价指标** - 功耗是衡量嵌入式处理器性能的重要标准，通常用MIPS/W表示。 - 代码存储密度影响程序大小，RISC架构通常需要更少的指令，但可能会导致代码长度增加，如MIPS16和ARM的Thumb指令集为此提供了解决方案。 通过这些知识点，读者不仅可以理解ARM体系结构的基本原理，还能了解到嵌入式处理器市场的发展和评价标准。这些知识对于从事嵌入式系统设计和开发的专业人士尤其重要。