ARM架构
精簡指令集處理器架構家族 / 维基百科,自由的 encyclopedia
ARM架构,过去称作高级精简指令集机器(英语:Advanced RISC Machine,更早称作艾康精简指令集机器,Acorn RISC Machine),是一个精简指令集(RISC)处理器架构家族,其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。由于节能的特点,其在其他领域上也有很多作为。ARM处理器非常适用于移动通信领域,符合其主要设计目标为低成本、高性能、低耗电的特性。另一方面,超级计算机消耗大量电能,ARM同样被视作更高效的选择[3]。安谋控股(ARM Holdings)开发此架构并授权其他公司使用,以供他们实现ARM的某一个架构,开发自主的系统单片机和系统模块(system-on-module,SoC)。
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ARM标志 | |
推出年份 | 1985年,39年前(1985) |
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设计公司 | ARM Holdings |
是否开放架构? | 专有 |
体系结构类型 | 寄存器-寄存器 |
字长/寄存器资料宽度 | 32位或64位 |
指令集架构设计策略 | RISC |
分支预测结构 | 条件代码、比较和分支 |
推出年份 | 2011年 |
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最新架构版本 | ARMv9.0-A、ARMv9.1-A、ARMv9.2-A、ARMv9.3-A、ARMv9.4-A |
字节序 | 可配置大小端序(默认小端序) |
指令编码长度 | AArch64/A64、AArch32/A32:32位 T32(Thumb-2):16或32位 兼容ARMv7用户空间[1] |
扩展指令集 | Thumb-2、NEON、Jazelle、VFPv4-D16、VFPv4 |
通用寄存器 | 31个64位整数寄存器[1] |
浮点寄存器 | 32个128位寄存器[1],用于32位和64位标量浮点数或SIMD浮点数或整数;或密码数值 |
最新架构版本 | ARMv8-R、ARMv8-M、ARMv7-A、ARMv7-R、ARMv7E-M、ARMv7-M、ARMv6-M |
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字节序 | 可配置大小端序(默认小端序) 但Cortex-M不能在指令运行时调整 |
指令编码长度 | 32位 Thumb-2:16或32位 |
扩展指令集 | Thumb-2、NEON、Jazelle、DSP、Saturated、FPv4-SP、FPv5 |
通用寄存器 | 15个32位整数寄存器 R15是程序计数器(在较老的架构设计中为26位寻址) R14作为链接寄存器(link register) |
浮点寄存器 | 最多32个64位寄存器[2],SIMD/标准浮点数(可选项) |
最新架构版本 | ARMv6、ARMv5、ARMv4T、ARMv3、ARMv2 |
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字节序 | ARMv3开始为可配置大小端序(默认小端序) |
指令编码长度 | 32位 Thumb:16或32位 |
扩展指令集 | Thumb、Jazelle |
通用寄存器 | 15个32位整数寄存器 R15是程序计数器(在较老的架构设计中为26位寻址) R14作为链接寄存器(link register) |
ARM架构版本从ARMv3到ARMv7支持32位空间和32位算数运算,大部分架构的指令为定长32位(Thumb)指令集支持变长的指令集,提供对32位和16位指令集的支持),而2011年发布的ARMv8-A架构添加了对64位空间和64位算术运算的支持,同时也更新了32位定长指令集[4]。
至2009年为止,ARM架构处理器占市面上所有32位嵌入式RISC处理器90%的比例[5],使它成为占全世界最多数的32位架构。ARM处理器可以在很多消费性电子产品上看到,从便携式设备(PDA、移动电话、多媒体播放器、掌上型电子游戏和计算机)到电脑外设(硬盘、桌面型路由器),甚至在导弹的弹载计算机等军用设施中都有他的存在。在此还有一些基于ARM设计的衍伸产品,重要产品还包括Marvell的XScale架构和德州仪器的OMAP系列。
2011年,ARM的客户报告79亿ARM处理器出货量,占有95%的智能手机、90%的硬盘驱动器、40%的数字电视和机上盒、15%的微控制器、和20%的移动电脑[6]。在2012年,微软与ARM科技生产新的Surface平板电脑,AMD宣布它将于2014年开始生产基于ARM核心的64位服务器芯片,[7]2016年,日本富士通公司宣布“京”超级计算机的后继机种将采用ARM架构[3],该超级计算机于2019年5月定名为“富岳”[8],2020年6月于TOP500夺冠[9][10][11]。