ARM 架構是構建每個 ARM 處理器的基礎。ARM 架構隨著時間的推移不斷發展,其中包含的架構功能可滿足不斷增長的新功能、高性能需求以及新興市場的需要。
可以先來看一張簡圖:
可見:架構的命名比較規則從ARMv1到ARMv8,數字越大越先進。x(variants) 分成四個組成部分:
ARMv -- 固定字符,即ARM Version
n -- 指令集版本號。迄今為之,ARM架構版本發布了8個系列,所以n=[1:8]。其中最新的版本是第8版,具體看ARM官方網站。
variants -- 變種。
x(variants)-- 排除x后指定的變種
但是處理器系列的命名就比較混亂了,因此接下來以架構的順序來介紹ARM的歷史:
(1)ARMv1、ARMv2 這兩代沒有做CPU,沒有商業化;
(2)ARMv3 對應的 CPU 是 ARM6,它作為IP核、獨立的處理器、具有片上高速緩存、MMU和寫緩沖的集成CPU;
(3)ARMv4 首次增加 Thumb 指令集:
有符號和無符號的半字讀取和寫入指令。帶符號的字節讀取和寫入指令。
增加了處理器的系統模式(特權模式)。在該模式下,使用的是用戶模式下的寄存器。
為結構定義的操作預留一些SWI(軟中斷指令)空間
ARMv4和ARMv4T結構的處理器得到了廣泛的應用。SA-110、SA-1110等是基于ARMv4的;
對應的 CPU 有:ARM7TDMI、ARM720T、 ARM9TDMI、ARM940T、ARM920T、Intel的StrongARM等是基于ARMv4T版本。
(4)ARMv5 包括v5TE和v5TEJ,v5TE在v5T的基礎上增加了信號處理(DSP)指令集,v5TEJ除了具備v5T的功能外,還可以執行JAVA字節 代碼,是在ARM上執行JAVA指令的效率提高了5-10倍,并且降低了功耗。
對應的 CPU 有:
ARMv5TE指令集:ARM9-E-S,ARM966-E-S,ARM1020-E,ARM1022-E,ARM940-T
ARMv5EJ指令集:ARM926-EJ-S,ARM7-EJ-S,ARM1026-EJ-S
(5)ARMv6 首次增加 SIMD,升級為 Thunmb-2,首次增加TrustZone;
ARMv6是2001年發布的。其目標是在有效的芯片面積上為嵌入式系統提供更高的性能。
對應 CPU 有:ARM1136-J(F)-S,ARM1156-J(F)-S,ARM1176-J(F)-S,ARM11 MPCore
ARMv6是ARM進化史上的一個重要里程碑:從那時候起,許多突破性的新技術被引進,存儲器系統加入了很多的嶄新的特性,單指令流多數據流(SIMD)指令也是從v6開始首次引入的。而最前衛的新技術,就是經過優化的Thumb‐2指令集,它專為低成本的單片機及汽車組件市場。
(6)ARMv7 首次增加 M(長乘法指令),NEON(DSP+SIMD),2004年發布了新的ARMv7體系結構。在這個版本中,內核架構首次從單一款式變成3種款式。
CPU 系列名字為“Cortex”,分為了3個款式:A、R、M & SC;
節能:A5,A7
平衡:A8,A9
性能:A15,A17
(6.2)R 系列,Real-time 處理器,即執行一個指令段的耗時是固定時鐘周期數,用于高端的嵌入式系統,尤其是那些帶有實時要求的--又要快又要實時。
用于比如汽車控制,這種不允許隨機執行時間的應用
功能安全:R4,R5
存儲、調制解調:R7,R8
(6.3)M 系列,單片機市場,搶8051的生意;
超低的功耗、面積:M0,M0+
平衡:M3,M4,M7
(6.4)SC(SecurCore)系列,主打“安全”,面向支付、政府、SIM 卡
SC000,SC300;
(7)ARMv8 首次增加 指令集A64,可執行64位指令;可在 32位 和 64位 之間切換;是ARM公司為滿足新需求而重新設計的一個架構,是近20年來,ARM架構變動最大的一次。它引入的Execution State、Exception Level、Security State等新特性,已經和我們對舊的ARM架構的認知,有很大差距了。
(7.1)A 系列,
節能:A32,A35
平衡:A53,
性能:A57,A72,A73
(7.2)R 系列
功能安全:R52
(7.3)M 系列,
超低的功耗、面積:M23
平衡:M33
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原文標題:詳解ARM架構和處理器系列命名規則
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