何为架构?架构版本更新有什么用?嵌入式处理器架构与内核解析
2017-04-05 17:37
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何为架构?架构版本更新有什么用?嵌入式处理器架构与内核解析
当我们谈及嵌入式处理器的体系架构时,一般都是想到Intel的X86架构和ARM公司的ARM架构。X86架构和ARM架构最大的不同点就是使用的指令集不同,前者使用的CISC指令集,后者使用的是RISC指令集,还有一点就是X86架构使用的是冯诺依曼结构,ARM架构则使用哈佛结构
何为架构?
这两个字看起来很简单,不就是“骨架+结构”,但是个人觉得并不好理解。百度上把架构分为逻辑架构,物理架构和系统架构。对于处理器,当起发展到一定程度时,这种物理架构不会有很大的变化。
以CPU为例,它主要由逻辑部件+寄存器部件+控制部件组成,这种结构在发展稳定之后,就不会有大多的改变。
我们常说的架构版本更新主要体现在哪里呢?
指令集。当然还有如存储器管理特性改进等因素,以ARM处理器架构为例,如下图为其进化史。
再看图2看其处理器指令的演进史
可以发现,在V4T版本时增加了Thumb指令集,刚好可以对应处理器的Thumb状态,到了V5E版本,加入了增强型的DSP指令,V6版本可谓是ARM指令演进史上的一件大事,有了Thumb-2的问世。
其实之前的16位Thumb指令集就32位ARM指令集的一个功能子集,到了Thumb-2,以其强大,轻佻和高效,16位指令首次与32位指令并存,再也不需要因为处理器模式的变换而造成指令集变换。从ARM-Cortex-M3将全身的处理能力托付给Thumb-2指令集就可以看出,Thunmb-2指令集的强大。
处理器架构与处理器内核有什么区别?
“处理器内核”中的处理器应该是MCU。“处理器架构”中的处理器可以是更广义的 Processing Unit。而当我们谈及内核时首先应该是针对某一系列的MCU。
拿STM32系列MCU来说,它们是基于ARM-Cortex-M3为内核的。而内核主要谈其流水线和结构。如ARM7内核是0.9MIPS/MHZ的三级流水线和冯诺依曼结构,ARM9是1.1MIPS/MHZ的5级流水线哈佛结构。通过下图可以更直观的发现内核与MCU的关系。
至于内核里面,那就是谈及它的寄存器组,指令集运用,中断行为,存储器映射和调试等相关知识了。
通过上面的分析,或许你已经清楚内核是架构的重要载体和呈现方式。
当我们谈及嵌入式处理器的体系架构时,一般都是想到Intel的X86架构和ARM公司的ARM架构。X86架构和ARM架构最大的不同点就是使用的指令集不同,前者使用的CISC指令集,后者使用的是RISC指令集,还有一点就是X86架构使用的是冯诺依曼结构,ARM架构则使用哈佛结构
何为架构?
这两个字看起来很简单,不就是“骨架+结构”,但是个人觉得并不好理解。百度上把架构分为逻辑架构,物理架构和系统架构。对于处理器,当起发展到一定程度时,这种物理架构不会有很大的变化。
以CPU为例,它主要由逻辑部件+寄存器部件+控制部件组成,这种结构在发展稳定之后,就不会有大多的改变。
我们常说的架构版本更新主要体现在哪里呢?
指令集。当然还有如存储器管理特性改进等因素,以ARM处理器架构为例,如下图为其进化史。
再看图2看其处理器指令的演进史
可以发现,在V4T版本时增加了Thumb指令集,刚好可以对应处理器的Thumb状态,到了V5E版本,加入了增强型的DSP指令,V6版本可谓是ARM指令演进史上的一件大事,有了Thumb-2的问世。
其实之前的16位Thumb指令集就32位ARM指令集的一个功能子集,到了Thumb-2,以其强大,轻佻和高效,16位指令首次与32位指令并存,再也不需要因为处理器模式的变换而造成指令集变换。从ARM-Cortex-M3将全身的处理能力托付给Thumb-2指令集就可以看出,Thunmb-2指令集的强大。
处理器架构与处理器内核有什么区别?
“处理器内核”中的处理器应该是MCU。“处理器架构”中的处理器可以是更广义的 Processing Unit。而当我们谈及内核时首先应该是针对某一系列的MCU。
拿STM32系列MCU来说,它们是基于ARM-Cortex-M3为内核的。而内核主要谈其流水线和结构。如ARM7内核是0.9MIPS/MHZ的三级流水线和冯诺依曼结构,ARM9是1.1MIPS/MHZ的5级流水线哈佛结构。通过下图可以更直观的发现内核与MCU的关系。
至于内核里面,那就是谈及它的寄存器组,指令集运用,中断行为,存储器映射和调试等相关知识了。
通过上面的分析,或许你已经清楚内核是架构的重要载体和呈现方式。
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