1991 年ARM 公司成立于英國劍橋，在成立后的那幾年，ARM業(yè)績平平，工程師們也人心惶惶，害怕隨時都會失業(yè)。在這個情況下，ARM決定改變他們的產品策略——他們不再生產芯片，轉而以授權的方式，將芯片設計方案轉讓給其他公司，即“Partnership”開放模式。

沒想到正是這種模式，開創(chuàng)了屬于ARM的全新時代。

ARM所采取的是IP(Intellectual Property，知識產權)授權的商業(yè)模式，收取一次性技術授權費用和版稅提成。

具體來說，ARM有三種授權方式：處理器、POP以及架構授權。

處理器授權是指授權合作廠商使用ARM設計好的處理器，對方不能改變原有設計，但可以根據(jù)自己的需要調整產品的頻率、功耗等。

POP(processor optimization pack，處理器優(yōu)化包)授權是處理器授權的高級形式， ARM出售優(yōu)化后的處理器給授權合作廠商，方便其在特定工藝下設計、生產出性能有保證的處理器。

架構授權是ARM會授權合作廠商使用自己的架構，方便其根據(jù)自己的需要來設計處理器(例如后來高通的Krait架構和蘋果的Swift架構，就是在取得ARM的授權后設計完成的)。所以，授權費和版稅就成了ARM的主要收入來源。除此之外，就是軟件工具和技術支持服務的收入。

一、ARM 微處理器的應用領域及特點ARM處理器市場覆蓋率最高、發(fā)展趨勢廣闊，基于ARM技術的32位微處理器，市場的占有率目前已達到80%。絕大多數(shù)IC制造商都推出了自己的ARM結構芯片。我國的中興集成電路、大唐電訊、華為海思、中芯國際和上海華虹，以及國外的一些公司如德州儀器、意法半導體、Philips、Intel、Samsung等都推出了自己設計的基于ARM核的處理器。

工業(yè)控制領域：作為32 的RISC 架構，基于ARM 核的微控制器芯片不但占據(jù)了高端微控制器市場的大部分市場份額，同時也逐漸向低端微控制器應用領域擴展，ARM 微控制器的低功耗、高性價比，向傳統(tǒng)的8 位/16 位微控制器提出了挑戰(zhàn)。

無線通訊領域：目前已有超過85%的無線通訊設備采用了ARM 技術， ARM 以其高性能和低成本，在該領域的地位日益鞏固。

網絡設備：隨著寬帶技術的推廣，采用ARM 技術的ADSL 芯片正逐步獲得競爭優(yōu)勢。此外，ARM 在語音及視頻處理上進行了優(yōu)化，并獲得廣泛支持，也對DSP 的應用領域提出了挑戰(zhàn)。

消費類電子產品：ARM 技術在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機頂盒和游戲機中得到廣泛采用。

成像和安全產品：現(xiàn)在流行的數(shù)碼相機和打印機中絕大部分采用ARM 技術。手機中的32位SIM 智能卡也采用了ARM 技術。

ARM處理器的特點：

1、體積小、低功耗、低成本、高性能;

2、支持Thumb(16 位)/ARM(32 位)雙指令集，能很好的兼容8 位/16 位器件;

3、大量使用寄存器，指令執(zhí)行速度更快;

4、大多數(shù)數(shù)據(jù)操作都在寄存器中完成;

5、尋址方式靈活簡單，執(zhí)行效率高;

6、指令長度固定;

二、ARM相關的幾個重要概念1.馮·諾依曼體系

馮·諾依曼體系的特點：

A、數(shù)據(jù)與指令都存儲在同一存儲區(qū)中，取指令與取數(shù)據(jù)利用同一數(shù)據(jù)總線。

B、被早期大多數(shù)計算機所采用。

C、ARM7——馮諾依曼體系結構簡單,但速度較慢。取指不能同時取數(shù)據(jù)。

2.哈佛體系

結構特點：

A、程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器分開.

B、提供了較大的存儲器帶寬，各自有自己的總線。

C、適合于數(shù)字信號處理.

D、大多數(shù)DSP都是哈佛結構.

E、ARM9是哈佛結構，取指和取數(shù)在同一周期進行，提高速度，改進哈佛體系結構分成三個存儲區(qū)：程序、數(shù)據(jù)、程序和數(shù)據(jù)共用。

3.CISC復雜指令集特點

A、具有大量的指令和尋址方式

B、8/2原則：80%的程序只使用20%的指令

C、大多數(shù)程序只使用少量的指令就能夠運行。

D、CISC CPU 包含有豐富的單元電路，因而功能強、面積大、功耗大。

4.RISC精簡指令集特點

A、在通道中只包含最有用的指令,只提供簡單的操作。

B、確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令。

C、Load-store結構—— 處理器只處理寄存器中的數(shù)據(jù)，load-store指令用來完成數(shù)據(jù)在寄存器和外部存儲器之間的傳送。

D、使CPU硬件結構設計變得更為簡單， RISC CPU包含較少的單元電路，因而面積小、功耗低。

5.RISC與CISC主要差別

A、寄存器方面

RISC指令集：擁有更多的通用寄存器，每個可以存放數(shù)據(jù)和地址，寄存器為所有的數(shù)據(jù)操作提供快速的存儲訪問。

CISC指令集：多用于特定目的的專用寄存器。

B、LOAD –STORE結構方面

RISC結構：Cpu 僅處理寄存器中的數(shù)據(jù)，采用獨立的、專用的LOAD –STORE 指令來完成數(shù)據(jù)在寄存器和外存之間的傳送。(訪存費時，處理和存儲分開，可以反復的使用保存在寄存器中的數(shù)據(jù)，而避免多次訪問外存)。

CISC結構：能直接處理存儲器中的數(shù)據(jù)。

三、ARM存儲格式

ARM存儲器以8位為一個單元存儲數(shù)據(jù)(一個字節(jié))，每個存儲單元分配一個存儲地址。

ARM將存儲器看作是從零地址開始的字節(jié)的線性組合。作為32位的微處理器，ARM體系結構所支持的最大尋址空間為4GB(232字節(jié))。從零字節(jié)到三字節(jié)放置第一個存儲的字數(shù)據(jù)，從第四個字節(jié)到第七個字節(jié)放置第二個存儲的字數(shù)據(jù)，依次排列。32位的字數(shù)據(jù)要使用4個地址單元，16位半數(shù)據(jù)要使用2個地址單元。這樣，就存在一個所存儲的字或半字數(shù)據(jù)的排列順序問題。ARM體系結構可以用兩種方法存儲字數(shù)據(jù)，稱為大端格式和小端格式。

大端格式(big-endian)：字數(shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在低地址中，而字數(shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中。

小端格式(low-endian)：與大端存儲格式相反。低地址中存放的是字數(shù)據(jù)的低字節(jié)，高地址存放的是字數(shù)據(jù)的高字節(jié)。缺省設置為小端格式。

推薦閱讀我前面寫的文章：你真的懂CPU大小端模式嗎？四、Thumb技術ARM的RISC體系結構的發(fā)展中已經提供了低功耗、小體積、高性能的方案。而為了解決代碼長度的問題，ARM體系結構又增加了T變種，開發(fā)了一種新的指令體系，這就是Thumb指令集，它是ARM技術的一大特色。

Thumb是ARM體系結構的擴展。它有從標準32位ARM指令集抽出來的36條指令格式，可以重新編成16位的操作碼。這能帶來很高的代碼密度。

支持Thumb的ARM體系結構的處理器狀態(tài)可以方便的切換、運行到Thumb狀態(tài)，在該狀態(tài)下指令集是16位的Thumb指令集。

與ARM指令集相比.Thumb指令集具有以下局限：1、完成相同的操作，Thumb指令通常需要更多的指令，因此在對系統(tǒng)運行時間要求苛刻的應用場合ARM指令集更為適合;

2、Thumb指令集沒有包含進行異常處理時需要的一些指令，因此在異常中斷時，還是需要使用ARM指令，這種限制決定了Thumb指令需要和ARM指令配合使用。 （來源：電子工程專輯）

????????????????END ????????????????

推薦閱讀：納米級別的CPU，是如何制作的？5G通信幀結構與常見通信有什么區(qū)別？

關注公眾號『strongerHuang』，在后臺回復“1024”，查看更多精彩內容，回復“加群”，可加入黃工的技術交流群。

長按識別圖中二維碼關注

原文標題：ARM架構及ARM指令集、Thumb指令集你了解多少？

文章出處：【微信公眾號：strongerHuang】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。