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第3章
ARM体系结构和处理器
如第2章所述,ARM本身并不生产硅器件。相反地,ARM创建微处理器设计,并授权给半导体公司和原始设备制造商(OEM),由原始设备制造商把微处理器集成到片上系统设备上。
为确保实施上的兼容,ARM定义的体系结构规范中明确了合格产品的行为。ARM体系结构中处理器的实现符合一个特定版本的体系结构,不同的处理器可能会有不同的内部实现和微架构,但不同的周期时间和时钟速度都符合同一版本的体系结构。
程序员必须对以下概念进行区分。
(1)体系结构。定义了常见的一组或一系列的处理器设计行为,也在ARM体系结构参考手册(ARM ARM)中定义,包括指令集、寄存器、异常处理和其他编程模块功能。该体系结构定义的是程序员可见的行为,例如,哪个寄存器可用以及单独的汇编语言指令能完成的功能。
(2)微体系结构。定义了体系结构的可见行为是如何执行的,如流水线级数;还会有一些程序员可见的效果,如执行特定的指令要多久、停顿周期后的结果。
(3)处理器。一个处理器是一个微体系结构的具体实现,一个处理器可能会被授权给多个公司制造生产,因此,它可能已被集成到各种各样的设备和系统上,同时也有与之相应的存储器映射、外围设备和其他执行特定功能的模块。处理器都在技术参考手册中介绍,这些手册可在ARM网站上找到。
(4)核心。我们使用这个词来描述一个多核处理器的一个单独的逻辑执行单元。
(5)SoC。一个片上系统包含一个或多个处理器,同时也包含存储器和外设,该设备可能包含一个或多个额外的处理器、存储器和外设系统的一部分。针对这些系统,一般都由独立SoC或平台的供应商的文档提供详细介绍。