嵌入式開發需要什么準備?選擇ARM7還是ARM9?

2020-05-07 10:40:47分類:硬件開發8302

  眾所周知,一個嵌入式系統裝置一般都由嵌入式計算機系統和執行裝置組成, 嵌入式圖標 嵌入式計算機系統是整個嵌入式系統的核心,由硬件層、中間層、系統軟件層和應用軟件層組成。執行裝置也稱為被控對象,它可以接受嵌入式計算機系統發出的控制命令,執行所規定的操作或任務。

  ARM公司設計了許多處理器,它們可以根據使用的不同內核劃分到各個系列中。系列劃分是基于ARM7、ARM9、ARM10、ARM11和Cortex內核。后綴數字7、9、10和11表示不同的內核設計。數字的升序說明性能和復雜度的提高。嵌入式定制

  ARM7系列處理器是英國ARM公司設計的主流嵌入式處理器ARM7內核是0.9MIPS/MHz的三級流水線和馮·諾伊曼結構;ARM9內核是5級流水線,提供1.1MIPS/MHz的哈佛結構。ARM7沒有MMU。

  ARM7系列包括ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、帶有高速緩存處理器宏單元的ARM720T。該系列處理器提供Thumb16位壓縮指令集和EmbededICE軟件調試方式,適用于更大規模的SoC設計中。ARM7TDMI基于ARM體系結構V4版本,是目前低端的ARM核。

  ARM7TDMI處理器是ARM通用32位微處理器家族的成員之一。它具有優異的性能,但功耗卻很低,使用門的數量也很少。它屬于精簡指令集計算機(RISC),比復雜指令集計算機(CISC)要簡單得多。這樣的簡化實現了:高的指令吞吐量;出色的實時中斷響應;小的、高性價比的處理器宏單元。三級流水線:ARM7TDMI處理器使用流水線來增加處理器指令流的速度。這樣可使幾個操作同時進行,并使處理和存儲器系統連續操作,能提供0.9MIPS/MHz的指令執行速度。ARM7TDMI的流水線分3級,分別為:取指、?譯碼、?執行。正常操作過程中,在執行一條指令的同時對下一條指令進行譯碼,并將第三條指令從存儲器中取出。內同時有5個指令在執行。在同樣的加工工藝下,ARM9TDMI處理器的時鐘頻率是ARM7TDMI的1.8~2.2倍。

  ARM9系列處理器是英國ARM公司設計的主流嵌入式處理器,主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。

  ARM9采用哈佛體系結構,指令和數據分屬不同的總線,可以并行處理。在流水線上,ARM7是三級流水線,ARM9是五級流水線。由于結構不同,ARM7的執行效率低于ARM9。平時所說的ARM7、ARM9實際上指的是ARM7TDMI、ARM9TDMI軟核,這種處理器軟核并不帶有MMU和cache,不能夠運行諸如linux這樣的嵌入式操作系統。而ARM公司對這種架構進行了擴展,所以有了ARM710T、ARM720T、ARM920T、ARM922T等帶有MMU和cache的處理器內核。
 

嵌入式開發需要什么準備?選擇ARM7還是ARM9?
 

  ARM7與ARM9的區別

  1.時鐘頻率的提高

  雖然ARM7和ARM9內核架構相同,但ARM7處理器采用3級流水線的馮·諾伊曼結構;,而ARM9采用5級流水線的哈佛結構。增加的流水線設計提高了時鐘頻率和并行處理能力。5級流水線能夠將每一個指令處理分配到5個時鐘周期內,在每一個時鐘周期內同時有5個指令在執行。在常用的芯片生產工藝下,ARM7一般運行在100MHz左右,而ARM9則至少在200MHz以上。

  2指令周期的改進

  指令周期的改進對于處理器性能的提高有很大的幫助。性能提高的幅度依賴于代碼執行時指令的重疊,這實際上是程序本身的問題。對于采用最高級的語言,一般來說,性能的提高在30%左右。

  3.MMU(內存管理單元)

  ARM7一般沒有MMU(內存管理單元),(ARM720T有MMU)。ARM9一般是有MMU的,ARM9940T只有MPU,不是一個完整的MMU。

  這一條很重要,MMU單元是大型操作系統必需的硬件支持,如linux;WINCE等。這就是說,ARM7一般只能運行小型的實時系統如UCOS-II,eCOS等,而ARM9無此限制,一般的操作系統都可以移植。其實即使ARM720T能支持LINUX;WINCE等系統,也鮮有人用,因為以ARM7的運行速度跑這種大型操作系統,實在有點吃力。再者兩者的應用領域明顯不同,也無此必要。

  4.ARM7比ARM9提供了更好的性能-功耗比。它包含了THUMB指令集快速乘法指令和ICE調試技術的內核。

  5.在從ARM7到ARM9的平臺轉變過程中,有一件事情是非常值得慶幸的,即ARM9E能夠完全地向后兼容ARM7上的軟件;并且開發人員面對的編程模型和架構基礎也保持一致。

  如果是一般性控制系統或僅僅用來替換8獲16位機,ARM7顯然是首選;但如果用在網絡通信或大型的音視頻處理等,則ARM9較合適。

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