ARM架构与系列简介

---

一、ARM指令集架构

指令集是处理器使用的指令编码方式，ARM 指令集的命名方式为 armv+version，目前有 armv1～armv8。

armv1-armv3 这三个版本并没有商用。

armv7 指令集是应用最为广泛的，处理器被分为 A、R、M 系列，指令集相对应地也被分为三个对等的系列，armv7-A 对应 cortex-A5～A15处理器，armv7-R 对应 cortex-R4～R7 处理器，armv7-M 对应 cortex-M3、M4 处理器。

目前 armv8 架构也逐渐盛行，其最大的特点就是 64 位的处理器，对应的主要A系列处理器有 Cortex-A53、A57、A72。

指令集的升级自然伴随着功能的升级，对于每一次指令集的升级所带来的新功能或者优化，参考下图：

二、ARM系列

ARM处理器分为 A、R、M 三个系列，分别代表三种不同的应用领域：

cortex-A 系列，指的是 Application，主要是高性能的处理器。相比于其它两种处理器，特点是增加了内存管理单元 MMU，对于运行大型的应用操作系统，MMU是必不可少的元件。

cortex-R 系列，指的是 Real-time，主要是实时性的特点。一个常见的认知误区是：实时性就是处理快。但是事实上，实时性代表的是处理时间上的确定性和低延迟，即一个操作可以在指定的短时间内完成，MMU 引入的地址转换通常不能满足其实时性的要求，所以 R 系列处理器并不挂载 MMU。

cortex-M 系列，指的是 Microcontroller，即微处理器，主打中低端市场。真实应用场景中，更多的是大型中控搭配小型嵌入式控制系统，小型嵌入式节点通常是海量的，比如智能家居、物联网等等，这一种系统的特点在于低功耗、低成本，相对的高性能，在中低端市场，性价比通常是一个主要的衡量因素。

在此之前，ARM 处理器的命名为 ARM+version，从第一代的 ARM1 到后来的 ARM11。随着市场的逐渐铺开，才分化出了 cortex-A、cortex-R、cortex-M 三个系列的命名方式，后续的处理器都就不再采用 ARM+version 的命名方式。

三、ARM IP core

ARM 是一家处理器设计厂商，并不负责芯片的生产。在官方手册中，统一以 processor 对产品进行命名，也就是处理器。但是这里的处理器指的只是 IP 核，并不是 CPU，CPU 是芯片厂商在 ARM 的 IP 核上进一步封装外设、针脚等元件的产物。

对于 armv7-A 系列的处理器而言，处理器内部包含：

• 处理器核心，有单核和多核之分，对称多核应用比较广泛，通常每个核心会包含指令、数据L1缓存，可选的浮点单元，可选的协处理器等等，处理器核心是整个处理器的关键所在，其中包含逻辑运算单元(ALU)、指令取指译码单元、内部寄存器、MMU 等等。
• 各种系统总线，处理器通过控制外设来实现应用功能，其通信方式就是通过系统总线来实现。
• 中断控制器 GIC
• L1、L2 缓存
• debug 和 trace 系统

---

以上内容来源于网络知识总结，如有侵权请私信联系立即删除:)