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ARM体系结构之ARM体系结构的特点

发布时间:2020-07-21 18:19:27 阅读: 来源:电焊钳厂家

本文引用地址: ARM体系结构的特点ARM内核采用精简指令集结构(RISC,Reduced Instruction Set Computer)体系结构。RISC技术产生于上世纪70年代。其目标是设计出一套能在高时钟频率下单周期执行、简单而有效的指令集,RISC的设计重点在于降低硬件执行指令的复杂度,这是因为软件比硬件容易提供更大的灵活性和更高的智能。与其相对的传统复杂指令级计算机(CISC)则更侧重于硬件执行指令的功能性,使CISC指令变得更复杂。

RISC的设计思想主要有以下特性。

· Load/Store体系结构。

Load/Store体系结构也称为寄存器/寄存器体系结构或者RR系统结构。在这类机器中,操作数和运算结果不是通过主存储器直接取回而是借用大量标量和矢量寄存器来取回的。与RR体系结构相反,还有一种存储器/存储器体系结构,在这种体系结构中,源操作数的中间值和最后的运算结果是直接从主存储器中取回的。这类机器的缩写符号是SS体系结构。

· 固定长度指令。

固定长度指令使得机器译码变得比较容易。由于指令简单,需要更多的指令来完成相同的工作,但是随着存储器存取速度的提高,处理器可以更快地执行较大代码段(即大量指令)。

· 硬联控制。

RISC机以硬联控制指令为特点,而CISC的微代码指令则相反。使用CISC(常常是可变长度的)指令集时处理器的语义效率最大,而简单指令往往容易被机器翻译。像CISC那样通过执行较少指令来完成工作未必省时,因为还要包括微代码译码所需要的时间。因此,由硬件实现指令在执行时间方面提供了更好的平衡。除此之外,还节省了芯片上用于存储微代码的空间并且消除了翻译微代码所需的时间。

· 流水线。

指令的处理过程被拆分为几个更小的、能够被流水线并行执行的单元。在理想情况下,流水线每周期前进一步,可获得更高的吞吐率。

· 寄存器。

RICS处理器拥有更多的通用寄存器,每个寄存器都可存放数据或地址。寄存器可为所有的数据操作提供快速的局部存储访问。

表2.1总结了RISC和CISC之间主要的区别。

表2.1 RISC和CISC之间主要的区别

指 标

RISC

CISC

指令集

一个周期执行一条指令,通过简单指令的组合实现复杂操作;指令长度固定

指令长度不固定,执行需要多个周期

流水线

流水线每周期前进一步

指令的执行需要调用微代码的一个微程序

寄存器

更多通用寄存器

用于特定目的的专用寄存器

Load/Store结构

独立的Load和Store指令完成数据在寄存器和外部存储器之间的传输

处理器能够直接处理存储器中的数据

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