技術文章 » arm是什麼意思

arm是什麼意思

2022-11-25 14:01:41

arm既可以認為是一個公司的名字 ，也可以認為是對一類處理器的統稱 ，還可以認為是一種技術的名字。ARM公司是專門從事基於RISC技術晶片設計開發的公司，是全球領先的半導體智慧財產權（IP）提供商。ARM處理器是英國Acorn有限公司設計的低功耗成本的第一款RISC微處理器。ARM技術具有效能高、成本低和能耗省的特點。

php入門到就業線上直播課：進入學習
Apipost = Postman + Swagger + Mock + Jmeter 超好用的API偵錯工具：

本教學操作環境：windows7系統、Dell G3電腦。

一、ARM是什麼？

  • ARM既可以認為是一個公司的名字 ，也可以認為是對一類處理器的統稱 ，還可以認為是一種技術的名字 。

  • ARM公司是專門從事基於RISC技術晶片設計開發 的公司，是全球領先的半導體智慧財產權（IP）提供商，作為智慧財產權供應商，本身不直接從事晶片生產，而是轉讓設計許可 ，由合作公司生產各具特色的晶片。

  • ARM處理器是英國Acorn有限公司設計的低功耗成本的第一款RISC微處理器ARM處理器的核心是統一的 ，由ARM公司提供，而片內部件則是多樣的 ，由各大半導體公司設計，這使得ARM設計嵌入式系統的時候，可以基於同樣的核心，使用不同的片內外設 ，從而具有很大的優勢。

  • ARM技術，具有效能高、成本低和能耗省的特點。在智慧機、平板電腦、嵌入控制、多媒體數位等處理器領域擁有主導地位。

二、ARM核心與架構

任何一款arm晶片主要由兩大部分組成：arm核心 ，外設 。

ARM核心

arm核心： arm核心主要由：暫存器 、指令集 、匯流排 、記憶體對映規則 、中斷邏輯 和偵錯元件 等。

核心是由ARM公司設計並以銷售方式授權給個晶片廠商使用的（ARM公司本身不做晶片）。比如為高速度設計的Cortex A8、A9都是ARMv7a 架構;Cortex M3、M4是ARMv7m架構;前者是處理器（就是核心） ，後者是指令集的架構（也簡稱架構）。

外設： 包括計時器、A/D轉換器、記憶體、I2C、UART、SPI、ROM等等。
由各個晶片廠商自己設計並與ARM核心銜接配套。不同的晶片廠商就有不同的外設，因此構成了數量和規格龐大的ARM晶片產業。

arm指令集架構

指令集的設計是處理器結構中最重要的部分，用arm的術語稱之為ISA（Instruction Set Architecture）。

指令集可以說是cpu設計的靈魂，是開啟CPU這個潘多拉魔盒的咒語，要想使用cpu，我們只能通過這些指令來操作cpu。

對於32位元的cpu，這些指令就是一個個32位元的01的序列，不同的值就代表了不同的機器指令 ，cpu的硬體能完美的解析並執行這些指令，比如定址、運算、例外處理等等。

當我們用手機玩著王者榮耀的時候，要知道我們的每發的一招，其實最終都是被翻譯成了一系列機器指令。

從1985年ARMv1架構誕生起，到2011年，ARM架構已經發展到了第八代ARMv8。

Cortex-A32/35/53/57/72/73/77/78採用的都是ARMv8 架構，這是ARM公司的首款支援64位元指令集的處理器架構

1.png

ARM11之前的處理器和指令集架構

ARM11晶片之前，每一個晶片對應的架構關係如下：

2.png

ARM11之後處理器和指令集架構

ARM11晶片之後，也就是從ARMv7架構 開始，ARM的命名方式有所改變。

新的處理器家族，改以Cortex命名，並分為三個系列，分別是Cortex-A，Cortex-R，Cortex-M

3.png

ARM處理器型號

Cortex-A系列（A：Application 應用）

針對日益增長的消費娛樂和無線產品設計，用於具有高計算要求、執行豐富作業系統及提供互動媒體和圖形體驗的應用領域 ，如智慧手機、平板電腦、汽車娛樂系統、數位電視，智慧本、電子閱讀器、家用網路、家用閘道器和其他各種產品。

Cortex-R系列 （R：Real-time 實時）

針對需要執行實時操作 的系統應用，面向如汽車制動系統 、動力傳動解決方案 、大容量儲存控制器 等深層嵌入式實時應用。

Cortex-SC系列（SC：SecurCore）

其實，除了上述三大系列之外，還有一個主打安全的Cortex-SC系列（SC：SecurCore），主要用於政府安全晶片 。

4.png

ARM11系列包括了ARM11MPCore處理器、ARM1176處理器、ARM1156處理器、ARM1136處理器，它們是基於ARMv6架構。

ARM Cortex-A5處理器、Cortex-A7處理器、Cortex-A8處理器、Cortex-A9處理器、Cortex-A15處理器隸屬於Cortex-A系列，基於ARMv7-A架構。

Cortex-A53、Cortex-A57兩款處理器屬於Cortex-A50系列，首次採用64位元ARMv8架構。

2020年ARM最近釋出了一款全新的CPU架構Cortex-A78，是基於ARMv8.2指令集。

三、什麼是SOC？

SoC的全稱叫做：System-on-a-Chip ，中文的的意思就是「把系統都做在一個晶片上 」。

SoC上整合了很多手機上最關鍵的部件 ，比如CPU 、GPU 、記憶體 、也就說雖然它在主機板上的存在是一個晶片，但是它裡邊可是由很多部件封裝組成的。

比如通常我們所說的高通801，麒麟950.三星的exynos 4412，A6等等都只是系統部件打包封裝（SoC）後的總稱。然而各家的打包封裝的內容則不盡相同，原因也不盡相同。

5.png

經典的ARM系統級晶片或所謂的Soc 包含許多元件，其中只有一些直接源自ARM。
首先，核心本身通常深度嵌入在裝置內部，在裝置範疇內通常不直接可見，而偵錯埠通常是唯一和核心本身相連的外露部分，有一些粘合邏輯，如時鐘和復位積體電路。

由於 ARM 核心只有兩個中斷輸入，最常見的外設就是某種中斷控制器，在外設內部，各元件通過晶片上互聯匯流排架構相互連線，對於極大多數基於ARM的裝置而言，這就是標準的 AMBA 互聯。

AMBA 指定了兩個匯流排，稱為AXI的高效能系統匯流排 ，和稱為APB的低功耗外設匯流排 ，APB通常用於連線所有外設，AXI則用於記憶體和其他發高速裝置 ，大多數裝置都有一定數量的晶片上儲存以及連線外設記憶體裝置的介面，但是注意，與裝置的外部連線並不是AMBA匯流排，這僅在裝置內部使用，並不外露。

四、舉例：Exynos 4412 SCP

下面我們以 三星的Exynos（獵戶座） 4412 SCP為例，來講解這幾個概念。

  • 三星的Exynos 4412 SCP 是一款基於Cortex-A9的SOC；

  • 如下圖所示，Exynos 4412包含了4個Cortex-A9的處理器（核）；

  • Cortex-A9是基於ARMv7-A架構（指令集）的

由上圖可知，exynos 4412除了包含4個Cortex-A9核，
還包括大量的外設控制器：DRAM Controller、SROM Controller、Camera IF、JPEG、GPS/GLONASS、Power Management、USB Host、I2C、UART、SPI等。

和三星相同的其他和arm合作的各大廠商通常會把它的CPU和各類外圍IP都放到一起，然後自己拿著圖紙去流片，生產出來的也是一個正方形，下面有很多引腳，這個東西不僅包含了CPU，還包含了其他的控制器，這個東西就叫做SOC（system on chip）。

如下圖所示，就是三星最終生產的Exynos 4412 ，當然了，光有這個soc還無法執行安卓，還需要藉助外圍大量的外設才能最終形成一個完整的系統，但是大部分最複雜的硬體部分模組都已經整合到了這個soc中。

7.png

五、總結

下面我們總結下這些概念：

  • ARM公司的名字 ，叫ARM：Advanced RISC Machines；

  • ARM前身Acorn公司設計的第一款微處理器，叫ARM：Acorn RISC Machine；

  • ARM處理器名字 ：以前叫ARM9、ARM11, 新的命名規則改以Cortex命名，分別是Cortex-A，Cortex-R，Cortex-M；這三個字母A、R、M合到一起又是ARM。

  • ARM指令集 ，就是ARM架構，比如ARMv8，每個處理器都需要依賴一定的ARM架構來設計；

  • **SOC：**各大廠商買來ARM的授權，得到ARM處理器的原始碼，而後自己搞一些外圍裝置的IP（或者買或者自己設計），組成一個SOC，比如三星的Exynos 4412，華為的麒麟990。

更多相關知識，請存取欄目！

以上就是arm是什麼意思的詳細內容，更多請關注TW511.COM其它相關文章！