ARMv7-A指令集、架構與處理器概述

ARM公司與芯片

ARM公司是一家知識產權（IP）供應商，它與一般的半導體公司最大的不同就是它不制造芯片并且不向終端用戶出售芯片，而是通過轉讓設計方案，由合作伙伴生產出各具特色的芯片。ARM公司利用這種雙贏的伙伴關系迅速成為了全球性RISC微處理器標準的締造者。這種模式也給用戶帶來了巨大的好處，因為用戶只需要掌握一種ARM內核結構及其開發手段，就能夠使用多家公司相同ARM內核的芯片。

ARM處理器在性能，成本與功耗之間的平衡，是ARM處理器的亮點。在智能家居、物聯網、平板電腦、多媒體數字、汽車電子、醫療電子等領域ARM處理器具有統治地位。

指令集、架構與處理器

ARM體系結構是一種硬件規范，主要用來約定指令集、芯片內部體系結構（如MMU、Cache）等。

指令集是處理器使用的指令編碼方式，ARM指令集的命名方式為ARMv+version，目前是ARMv1～ARMv9，數字越大表示指令集越先進。

下面列舉一些指令集應用到具體處理器的例子。

ARMv4和ARMv4T指令集主要在ARM7TDMI、ARM920T和StrongARM這些處理器中使用。

ARMv5指令集主要在ARM926EJ-S、ARM946E-S和XScale這些處理器中使用。

ARMv6指令集主要在ARM1136J-S、ARM1176JZ-S和ARM1156T2-S這些處理器中使用。

ARMv6-M指令集主要在Cortex-M0和Cortex-M1這些處理器中使用。

ARMv7-A指令集主要在Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A12和Cortex-A15這些處理器中使用。

ARMv7-R指令集主要在Cortex-R4、Cortex-R5和Cortex-R7這些處理器中使用。

ARMv7-M指令集主要在Cortex-M3和Cortex-M4這些處理器中使用。

架構主要是指某一個處理器所使用的具體指令集。在大部分場合，架構等于指令集。比如說i.MX 6ULL處理器是基于ARMv7-A架構的，也就是說i.MX 6ULL處理器使用的是ARMv7-A指令集。

基于ARMv7-A的處理器內部結構

ARMv7-A采用的是32位結構，因此其核心寄存器也是32位寬。

基于ARMv7-A實現的處理器內部結構描述如下：

處理器核心：有單核和多核之分，對稱多核應用比較廣泛，通常每個核心會包含L1 I-Cache、L1 D-Cache，可選的浮點單元，可選的NEON，MMU等。

中斷控制器：GIC。

系統總線：處理器核心通過系統總線與外設控制器進行數據交互。

時鐘系統；

電源管理系統；

復位系統；

調試系統。

基于ARMv7-A指令集實現的Cortex-A5處理器的結構示意圖如下所示：

審核編輯：劉清