ARM 微處理器目前有好幾個系列,不同系列擁有不同的體系結構版本, ARM 體系結構已經(jīng)發(fā)展到 V7 版本,起皺 V1、V2、V3 版本功能比較單一 , 還只是處于研發(fā)和實驗階段。第一個有完整的正式定義的 ARM 體系結構版本是 V4,ARM 技術也是從該版本開始走向成熟,并開始大規(guī)模占領市場,使 ARM處理器成為應用最廣泛的處理器。版本 V4 的典型內核主要有 ARM7TDMI、ARM720T、ARM940T、ARM9TDMI,正是因為基于該版本的 ARM7 芯片的成功推出,并占領了七成的市場份額,為 ARM 處理器在嵌入式領域的領先地位奠定了基礎。
ARM 系列的芯片都是基于 RISC(Reduced Instruction Set Computer)架構的,但是 ARM7 系列和 ARM9 系列的不同之處有:
(1) ARM7 系列的存儲器結構是普林斯頓(Princeton)結構,而 ARM9 的結構是哈佛結構(Harvard),ARM9 系列之后的也都是采用哈佛結構。普林斯頓結構指的是程序和數(shù)據(jù)存儲器死合并在一起,二者的地址是指向同一個存儲器的不同物理地址,所以,程序指令和數(shù)據(jù)具有相同的寬度。哈佛結構則是將程序和數(shù)據(jù)分開存儲的存儲器結構,其程序和數(shù)據(jù)的寬度不同,二者的比較圖如圖 3.12 所示。
圖 3.12 哈佛結構和普林斯頓結構示意圖
二者的流水線技術不同。ARM7 采用三級流水線,而 ARM9 采五級流水線技術,三級流水線和五級流水線的區(qū)別如圖 3.5 所示。
圖3.5三級流水線和五級流水線
有著突出的表現(xiàn):儀器儀表領域、無線通信設備領域、安全系統(tǒng)、數(shù)字照相機等。該系列主要有 ARM920T、ARM992T、ARM940T 三種類型。ARM9 處理器具有最突出的高性能和低功耗優(yōu)點,具備了以下的主要特點:
(1) 提供 16 位 Thumb 指令集和 32 位 ARM 指令集;
(2) 具備 1.1 MIPS/MHz 的 5 級流水線,實現(xiàn)更高的指令執(zhí)行效率;
(3) 全性能的存儲單元管理(MMU),支持 Palm、 WinCE、Linux 等多款嵌入式實時操作系統(tǒng);
(4) 支持 32 位 AMBA 高速總線接口;
(5) 實時操作系統(tǒng)被 MPU 所支持;
支持數(shù)據(jù)高速緩存器(Cache)和指令高速緩存器(Cache),有效地提高了指令和數(shù)據(jù)的處理能力。