ARM核心和架構

標籤：分享   --   功能   .com   mcu   通訊   手機   tps   csdn   

轉：深入淺談，CPU設計原理

一、ARM核心和架構

ARM產品越來越豐富，命名也越來越多。很多朋友提問: ARM核心和架構都是什麼意思?核心和架構的關係是什麼?比如ARMv7架構，這個架構指的是什麼?小編選出了幾個精彩回答!希望對嵌友們在選擇設計電路時有所協助~

1.ARM核心：從ARM7、ARM9到Cortex-A7、A8、A9、A12、A15再到Cortex-A53、A57等，總之不同版本 ARM 有不同的想法。比如為高速度設計的Cortex A8、A9都是ARMv7a 架構;Cortex M3、M4是ARMv7m架構;前者是核心，後者是指令集的架構。

2.ARM的架構都是基於RISC指令集而架構的，而其核心只是實現這一指令集的硬體架構的基礎，Thumb-2指令集架構(ISA)的子集，包含所有基本的16位 和32位Thumb-2指令、 、哈佛處理器架構，在載入/儲存資料的同時能夠執行指令取指，帶分支預測的三級流水線等。

3.好比你蓋房子，剛開始因為水平低流行蓋平房，這就是一種架構(V5T)，然後這種平房架構你可以設計出一款獨立衛生間的款式， 這叫ARM7核心。 然後其他人(晶片設計公司)想蓋房子的就買你這個圖紙去蓋，接著過一段時間，有人覺得光獨立衛生間還不夠啊， 我還想有個小院子! 好吧，那ARM就滿足你們的要求，出個帶小院子的款式(ARM9)。

又過了很久， 這種平房的架構就隨著大夥的需求一直改啊改啊，後來經過ARM研究發現： 現在大夥蓋房子的能力duang duang直升啊(包括工藝、設計能力、時鐘主頻)，只蓋這種平房施展不開啊! 好吧，ARM為了不讓這幫設計的人閑著，就推出一種二三層樓房的樣式， 這因為跟平房設計結構完全不一樣嘛， 那就叫一種新的架構(ARMv6)，同樣這種樓房樣式ARM也為大家準備了帶遊泳池的和帶車庫的款式(ARM11)，好吧繼續改啊改啊， 改到後來大家已經開始有能力蓋十層以上的大樓了。 ARM一如既往地出了新的款式(ARMv7架構)， 這時ARM覺得以前名字都太土鱉了， 什麼ARM5、 ARM6、 ARM7—又難聽又難記， 我要取個看起來牛逼的名字， 咱至少也算個能設計摩天大廣告的主兒了， 於是後面的核心都叫Cortex。

改名只是一部分， 隨著這個架構出來後， ARM發現以前用咱們圖紙蓋出的樓也就做個民宅， 民宅圖個啥? 實惠嘛(功耗低)。 現在不一樣了，現在咱的圖紙蓋得樓不僅可以做民宅，還可以做軍事基地、 還可以做高檔寫字樓， 以前這些進階功能的樓房可是只有小英(英特爾)才能設計出來的啊!為了滿足這些不同的需求， ARM把這個架構設計出來的款式分成3個系列(M系列、R系列、A系列)。

M系列是為民宅設計的， 因為老百姓圖實惠嘛， 這種設計就設計個十層左右(功耗低); R系列是為軍事基地設計的， 這種樓設計的也不高— 十層左右吧， 但是關鍵是要對特殊情況要有快速反應的能力(中斷快); 最後A系列是給商業大佬用的， 那當然是要高端大氣上檔次， 就是要效能高，各種LED燈燈光秀啊都給我上。

二、ARM 處理器命名規則

ARM 處理器傳統的命名是 ARM + 數位方式：ARM7、ARM9、ARM11，在 ARM11 以後，ARM 公司使用了新的命名方式：Cortex，對比傳統的方式就應該是 ARM12。

Cortex 架構目前分為 3 個系列，效能及複雜度由低到高分別是：M、R、A。

Cortex-M 系列主要的目標是微控制器市場，就是傳統的 MCU、單片機之類，分為 Cortex-M0、Cortex-M0+、Cortex-M1、Cortex-M3、Cortex-M4 等幾個檔次。

Cortex-R 系列主要目標是高端的即時系統，包括基帶、汽車、大型存放區、工業和醫學市場等等，分為 Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7 幾個檔次。

Cortex-A 系列主要面向通用處理應用市場，可向託管豐富 OS 平台和使用者應用程式的裝置提供全方位的從超低成本手機、智能手機、移動計算平台、數字電視和機頂盒到商業網路、印表機和伺服器解決方案，處理器有：Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A12、Cortex-A15、Cortex-A17、Cortex-53、Cortex-A57 等等。

三、ARM架構授權、IP核授權、

一個公司若想使用ARM的核心來做自己的處理器，比如ST、蘋果、三星、TI、高通、華為等等，必須向ARM公司購買其架構下的不同層級授權，根據使用需要購買相應的層級授權。

架構的授權方式有三種：架構層級授權、核心層級授權(ip核授權)、使用層級授權。

從高到低----------->>>>>>>__>>>>

1.架構層級授權，是指可以對ARM架構進行大幅度改造，甚至可以對ARM指令集進行擴充或縮減，蘋果就是一個很好的例子，在使用ARMv7-A架構基礎上，擴充出了自己的蘋果swift架構；

2.核心層級授權，是指可以以一個核心為基礎然後在加上自己的外設，比如USART GPIO SPI ADC 等等，最後形成了自己的MCU，這些很多，比如三星TI;

3.使用層級授權，要想使用一款處理器，得到使用層級的授權是最基本的，這就意味著你只能拿別人提供的定義好的ip來嵌入在你的設計中，不能更改人家的ip，也不能藉助人家的ip創造自己的基於該ip的封裝產品；

因此，如果華為分別拿到架構授權和ip核授權，那麼意味著它可以在ARM指令集基礎上根據需要建立出自己的核心架構，並可添加各種片內外設比如通訊介面、顯示器控制介面、GPIO等等，從而生產出自己的“處理器晶片”。
其實就像我寫了一篇文章，我告訴甲，你可以拿去修改後使用，便是架構層級授權，我告訴乙，你可以在你的文章中引用我的文章，便是核心級授權，我告訴丙，你只能對我的文章進行轉寄，不能更改，不能添油加醋，便是使用層級授權。

ARM核心和架構