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一文帮你收拾ARM相关的根底概念
时间: 2023-08-13 01:53:58 |   作者: 永乐国际官网下载

  ,搞不清楚Cortex、arm内核、arm架构、ARM指令集、soc这些概念都是什么关系,下面一口君给咱们收拾一下关于ARM相关的一些概念。

  1、ARM既能够以为是一个公司的姓名,也能够以为是对一类微处理器的通称,还能够以为是一种技能的姓名。2、ARM公司是专门从事依据RISC技能芯片规划开发的公司,作为知识产权供货商,自身不直接从事芯片出产,而是转让规划答应,由协作公司出产各具特色的芯片。3、ARM处理器的内核是一致的,由ARM公司供给,而片内部件则是多样的,由各大半导体公司规划,这使得ARM规划嵌入式体系的时分,能够依据相同的中心,运用不同的片内外设,然后具有很大的优势。

  ARM首要是一个公司,即Advanced RISC Machines的缩写。可是他原本并不叫这个姓名,来看看ARM公司的生长前史。

  1978年,一个名叫Hermann Hauser的奥地利籍物理学博士,还有他的朋友,一个名叫Chris Curry的英国工程师建立了一家姓名叫“CPU”的公司。这家CPU公司的全称,是Cambridge ProcessorUnit,字面意思是“剑桥处理器单元”。

  CPU公司建立之后,首要从事电子设备规划和制作的事务。他们接到的第一份订单,是制作赌博机的微操控器体系。

  之所以叫Acorn,便是因为他们想在电话黄页里排在Apple(苹果)公司的前面。

  到了1981年,公司迎来了一个可贵的机会——英国广播公司BBC计划在整个英国播映一套进步电脑遍及水平的节目,他们期望Acorn能出产一款与之配套的电脑。

  可是他们就发现,自己产品硬件规划并不能满意需求。其时,中央处理器的开展潮流,正在从8位变成16位。Acorn并没有适宜的芯片能够用。

  所以,他们计划去找其时如日中天的英特尔Intel),期望对方供给一些80286处理器的规划材料和样品。可是,英特尔无情地拒绝了他们。

  备受冲击的Acorn公司,一气之下决议自己干,自己造芯片。(多么了解的桥段!)

  所以Acorn公司的研制人员从美国加州大学伯克利分校找到了一个关于新式处理器的研讨——简化指令集,刚好能够满意他们的规划要求。

  在此根底上,经过多年的艰苦奋斗,来自剑桥大学的核算机科学家Sophie Wilson和Steve Furber终究完成了微处理器的规划。前者担任指令集开发,后者担任芯片规划。

  在ARM1之后,Acorn连续推出了好几个系列,例如ARM2,ARM3。

  留意,这儿的ARM是公司称号,不是芯片称号。这个ARM的彻底拼写也不一样,是Advanced RISC Machines。

  正式这个方针的拟定,让ARM公司摆脱了现金流的困扰,能够全身心都入到芯片研制上。

  1998年4月17日,事务飞速开展的ARM控股公司,一同在伦敦证交所和纳斯达克上市。

  2007年,划时代产品-iPhone面世。而第一代iPhone,正是运用了ARM规划、三星制作的芯片。

  2008年,谷歌推出了Android(安卓)体系,也是依据ARM指令集。至此,智能手机进入了飞速开展阶段,ARM也因而奠定了在商场的霸主位置。

  2016年7月18日音讯,日本软银以234亿英镑(约合310亿美元)的价格收买英国芯片规划公司ARM。

  2020年9月14日,英伟达正式宣告将以400亿美元的价格从软银手中收买ARM公司。依据协议,英伟达将向软银公司付出价值215亿美元的英伟达股票,以及120亿美元现金。

  现在这桩收买案遭到了包括英特尔、高通特斯拉等多家硅谷科技巨子的对立,他们以为这笔买卖对职业晦气,此外我国和欧盟的监管组织也可能会对立该收买案。

  ARM内核:包括了寄存器组、指令集、总线、存储器映射规矩、中止逻辑和调试组件等。内核是由ARM公司规划并以出售方法授权给个芯片厂商运用的(ARM公司自身不做芯片)。比方为高速度规划的Cortex A8、A9都是ARMv7a 架构;Cortex M3、M4是ARMv7m架构;前者是处理器(便是内核),后者是指令集的架构(也简称架构)。

  外设部分包括计时器、A/D转换器、存储器、i2cUART、SPI、ROM...等等,则彻底由各芯片厂商自己规划并与ARM内核联接配套。不同的芯片厂商就有不同的外设,因而构成了数量和规范巨大的ARM芯片工业。

  指令集能够说是cpu规划的魂灵,是翻开CPU这个潘多拉魔盒的咒语,要想运用cpu,咱们只能经过这些指令来操作cpu。

  关于32位的cpu,这些指令便是一个个32位的01的序列,不同的值就代表了不同的机器指令,cpu的硬件能完美的解析并履行这些指令,比方寻址、运算、反常处理等等。

  当咱们用手机玩着王者荣耀的时分,要知道咱们的每发的一招,其实终究都是被翻译成了一系列机器指令。

  从1985年ARMv1架构诞生起,到2011年,ARM架构现已开展到了第八代ARMv8。

  ARM11芯片之后,也便是从ARMv7架构开端,ARM的命名方法有所改动。

  针对日益增长的消费文娱和无线产品规划,用于具有高核算要求、运转丰厚操作体系及供给交互媒体和图形体会的运用领域,如智能手机、平板电脑、轿车文娱体系、数字电视,智能本、电子阅读器、家用网络、家用网关和其他各种产品。。

  针对需求运转实时操作的体系运用,面向如轿车制动体系、动力传动解决方案、大容量存储操控器等深层嵌入式实时运用。

  该系列面向微操控器领域,首要针对本钱和功耗灵敏的运用,如智能丈量、人机接口设备、轿车和工业操控体系、家用电器、消费性产品和医疗器械等。

  其实,除了上述三大系列之外,还有一个主打安全的Cortex-SC系列(SC:SecurCore),首要用于政府安全芯片。

  SoC的全称叫做:System-on-a-Chip,中文的的意思便是“把体系都做在一个芯片上”。

  SoC上集成了许多手机上最要害的部件,比方CPU、GPU、内存、也就说尽管它在主板上的存在是一个芯片,可是它里面可是由许多部件封装组成的。

  比方一般咱们所说的高通801,麒麟950.三星的exynos 4412,A6等等都只是体系部件打包封装(SoC)后的总称。可是各家的打包封装的内容则不尽相同,原因也不尽相同。

  经典的ARM体系级芯片或所谓的Soc 包括许多组件,其间只要一些直接源自ARM。首要,中心自身一般深度嵌入在设备内部,在设备领域内一般不直接可见,而调试端口一般是唯一和中心自身相连的显露部分,有一些粘合逻辑,如时钟和复位集成电路。

  因为 ARM 中心只要两个中止输入,最常见的外设便是某种中止操控器,在外设内部,各组件经过芯片上互联总线架构相互衔接,关于极大大都依据ARM的设备而言,这便是规范的 AMBA 互联。

  AMBA 指定了两个总线,称为AXI的高性能体系总线,和称为APB的低功耗外设总线,APB一般用于衔接一切外设,AXI则用于存储器和其他发高速设备,大大都设备都有必定数量的芯片上存储以及衔接外设存储器设备的接口,可是留意,与设备的外部衔接并不是AMBA总线,这仅在设备内部运用,并不显露。

  下面咱们以 三星的Exynos(猎户座) 4412 SCP为例,来解说这几个概念。

  和三星相同的其他和arm协作的各大厂商一般会把它的CPU和各类外围IP都放到一同,然后自己拿着图纸去流片,出产出来的也是一个正方形,下面有许多引脚,这个东西不只包括了CPU,还包括了其他的操控器,这个东西就叫做SOC(system on chip)。

  如下图所示,便是三星终究出产的Exynos 4412 ,当然了,光有这个soc还无法运转安卓,还需求凭借外围许多的外设才干终究构成一个完好的体系,可是大部分最杂乱的硬件部分模块都现已集成到了这个soc中。

  现在各大厂商所做的工作,便是买来ARM的授权,得到ARM处理器的源代码,然后自己搞一些外围IP(或许买或许自己规划),组成一个SOC后,去流片。不同的SOC,架构不同(便是CPU怎样和IP联系起来,有的以总线为中心,有的以DDR为中心)。

  海思是具有自主产权的SOC架构。可是,不管任何厂商,再怎样折腾,都没有怎样动过CPU,ARM中心就好好的呆在那里,那便是中央处理器。

  就比方咱们制作轿车,ARM公司相当于具有最先进的的发动机规划方案,可是他不出产发动机,而是把规划方案授权给各大轿车厂商出产,赚来的钱持续研制更先进的‘发动机’。

  一个公司若想运用ARM的内核来做自己的处理器,比方ST、苹果、三星、TI、高通、华为等等,必须向ARM公司购买其架构下的不同层级授权,依据运用需求购买相应的层级授权。

  架构的授权方法有三种:架构层级授权、内核层级授权(ip核授权)、运用层级授权。

  1.架构层级授权,是指能够对ARM架构进行大幅度改造,乃至能够对ARM指令集进行扩展或减缩,苹果便是一个很好的比方,在运用ARMv7-A架构根底上,扩展出了自己的苹果swift架构;

  2.内核层级授权,是指能够以一个内核为根底然后在加上自己的外设,比方USART、GPIO、SPI、ADC等等,最终构成了自己的MCU,这种公司许多,比方三星、TI;

  3.运用层级授权,要想运用一款处理器,得到运用层级的授权是最基本的,这就意味着你只能拿他人供给的界说好的ip来嵌入在你的规划中,不能更改人家的ip,也不能凭借人家的ip发明自己的依据该ip的封装产品。

  因而,假如华为别离拿到架构授权和ip核授权,那么意味着它能够在ARM指令集根底上依据需求创立出自己的内核架构,并可增加各种片内外设比方通讯接口、显示器操控接口、GPIO等等,然后出产出自己的“处理器芯片”。

  其实就像我写了一篇文章,我告知甲,你能够拿去修改后运用,便是架构层级授权,我告知乙,你能够在你的文章中引证我的文章,便是内核级授权,我告知丙,你只能对我的文章进行转发,不能更改,不能添枝加叶,便是运用层级授权。

  ARM指令集,便是ARM架构,比方ARMv8,每个处理器都需求依靠必定的ARM架构来规划;

  SOC:各大厂商买来ARM的授权,得到ARM处理器的源代码,然后自己搞一些外围设备的IP(或许买或许自己规划),组成一个SOC,比方三星的Exynos 4412,华为的麒麟990。

  原文标题:究竟什么是Cortex、ARMv8、arm架构、ARM指令集、soc?一文帮你收拾根底概念

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