心的距離

前言

最近有幾個arm的案子，常常被一些arm 579，version通通有的搞的有點亂，因此整理一下arm的架構，至少不會對spec有一大堆疑問。

ARM，Advanced RISC Machines，是一家公司的名字，原本是叫做Acron，後來和蘋果合作了一個重要專案，而另組了一個叫安謀(ARM RISC Machine Ltd.)，所以後來大家知道的arm反而不是Acron RISC Machine了。市面上所看到的ARM，有intel，nv，qualcomm，xscale，strongarm等，其實一開始搞不清楚怎麼會有這麼多種，不就是arm 579，愈高愈好，愈多愈快嗎?其實邏輯應該是: ARM這間公司提供所謂的architecture，也就是一些設計上的IP，使得根據其設計版本的演進，提昇效能。然後ARM再把這些設計，授權給其他公司，包括intel，nv，qualcomm，samsung，TI等，各自生產其arm processor。比如說，intel的strongarm，nv的tegra。

architecture version

常用在手機的是xscale和arm926，都是base on ArmV5TE。

Arm的優勢是體積小，功耗低，成本低，性能也不差。設計上以版本來區分:

v1: 只是sample prototype

v2: 就是v1的進版，多了一些instruction，知道就好

v3: 多了CPSR/SPSR這些重要的register

v4: 常見的架構，arm7,9，strongarm都是這個版本。有16 bit的thumb instruction set，SWI

v5: 又多了些instruction，比如說BLX，CLZ.。arm 10，xscale是這個版本

v6:  SIMD多媒體加速，endian alignment

Family

以上是architecture version，接下來是所謂的family。family就是常見的arm1234567891011什麼的，每個family是基於某個architecture version來設計。比如說上述的arm79是v4，arm10是v5，手機常見的arm9e是v5TEJ，arm11是v6。

而目前比較新的family是cortex，是v7。cortex有A8，A9，M0，M1等不同的core，其效能也不同，用DMIPS為指標。

圖解如下，網路上抓來的:

Register

arm有37個registers，分為若干個banks:

37個

|--31個general

    |--R0~R7: 不分組暫存器，在什麼mode下都存取一樣的register。共8個

    |--R8~R14:分組暫存器，根據不同mode有不同的register。

        |--R8~R12: 有兩組實體暫存器: FIQ / FIQ以外 共5x2=10個

        |--R13: stack pointer，有6組，每個例外模式有自己的R13。6x1=6個

        |--R14: Link register。6x1=6個  

        |--R15: Program counter。1個 

|--6個程式狀態暫存器

      |--CPSR:1個 1個

      |--SPSR:5個 5個

參見下圖:

也可以這樣理解

cpu的七種mode:

User : unprivileged mode under which most tasks run

FIQ : entered when a high priority (fast) interrupt is raised

IRQ : entered when a low priority (normal) interrupt is raised

Supervisor : entered on reset and when a Software Interrupt instruction is executed

Abort : used to handle memory access violations

Undef : used to handle undefined instructions

System : privileged mode using the same registers as user mode

Reference

WIki