1、题目题目: : ARM启动过程分析及应用研究启动过程分析及应用研究 前前 言言 自从电子技术发展起来之后，ARM 因其体积小、低功耗、低成 本高性能的优势，正以惊人的速度向前发展，在工业控制，浪费类电 子产品和成像安全产品、无线网络与通讯等领域得到了广泛应用，极 大地改进了这些行业的生产效率、提高了生产力、除此之外，ARM 微处理器及技术还应用到许多不同的领域， 并会在将来取得更加广泛 的应用，ARM 技术在许多不同领域的地位日益巩固。 本文以嵌入式系统设计作为具体的研究对象，选取 ARM 微处理 器作为嵌入和式设计的核心， 系统地介绍了 ARM和嵌入式操作系统、 工作原理和启动过程分析。 目
2、目 录录 前 言. 第一章 ARM 概述 . 1 1.1 ARM 简介. 1 1.1.1 RISC 结构特性 . 2 1.1.2 常用 ARM 处理器系列. 3 1.2 ARM 微处理器的应用领域及特点 . 6 1.2.1 ARM 微处理器的应用领域 . 6 1.2.2 ARM 处理器的特点 . 7 第二章 ARM9 简述 8 2.1 ARM9 简介 . 8 2.2 ARM9 体系结构 . 9 2.2.1 ARM 工作状态 . 9 2.2.2 ARM9 处理器的主要结构及其特点 . 9 第三章 ARM9 分析启动 .10 3.1 ARM9 启动过程 10 第四章 总结 16 1 第一章第一章
3、ARM 概述概述 1.1 ARM 简介简介 ARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公司的名 字，也可以认为是对一类微处理器的通称， 还可以认为是一种技术的 名字。 1991 年 ARM 公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授 权。目前，采用 ARM 技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常 所说的 ARM 微处理器， 已遍及工业控制、 消费类电子产品、 通信系统、 网络系统、无线系统等各类产品市场，基于 ARM 技术的微处理器应用 约占据了 32 位 RISC 微处理器 75%以上的市场份额，ARM 技术正在逐 步渗入到我们生活的各个方面。 ARM
4、公司是专门从事基于 RISC 技术芯片设计开发的公司，作为 知识产权供应商，它本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可，由 合作公司生产各具特色的芯片， 世界各大半导体生产商从 ARM 公司购 买其设计的 ARM 微处理器核， 根据各自不同的应用领域， 加入适当的 外围电路，从而形成自己的 ARM 微处理器芯片进入市场。目前，全世 界有几十家大的半导体公司都使用 ARM 公司的授权，因此既使得 ARM 技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本 降低，从而使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。 2 1.1.1 RISC 结构特性结构特性 ARM 内核采用精简指令集计
5、算机（RISC）体系结构，它是一个小 门数的计算机，其指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机 （CISC） 要简单得多，其目标就是设计出一套能在高时钟频率下单周 期执行，简单而有效地的指令集。RISC 的设计重点在于降低处理器 中指令执行部件的硬件复杂度， 这是因为软件比硬件更容易提供更大 的灵活性和更高的智能化，因此 ARM 具备了非常典型的 RISC 结构特 性： （1）具有大量的通用寄存器； （2）通过装载/保存（load-store）结构使用独立的 load 和 store 指令完成数据在寄存器和外部存储器之间的传送，处理器只处 理寄存器中的数据，从而可以避免多次访问存储器； （3）
6、寻址方式非常简单，所有装载/保存的地址都只由寄存 器内容和指令域决定； （4）使用统一和固定长度的指令格式。 此外，ARM 体系结构还提供： （1） 每一条数据处理指令都可以同时包含算术逻辑单元 （ALU） 的运算和移位处理，以实现对 ALU 和移位器的最大利用； （2） 使用地址自动增加和自动减少的寻址方式优化程序中的 循环处理； （3）load/store 指令可以批量传输数据，从而实现了最大 3 数据吞吐量； （4）大多数 ARM 指令是可“条件执行”的，也就是说只有当 某个特定条件满足时指令才会被执行。通过使用条件执行，可以减少 指令的数目，从而改善程序的执行效率和提高代码密度。 这些在基本RISC结构上增强的特性使ARM处理器在高 性能、低代码规模、低功耗和小的硅片尺寸方面取得良好的平衡。 从 1985 年 ARM1 诞生至今，ARM 指令集体系结构发 生了巨大的改变，还在不断地完善和发展。为了清楚地表达每个ARM 应用实例所使用的指令集，ARM 公司定义了 7 种主要的 ARM 指令集体 系结构版本，以版本号 V1V7 表示。 1.1.2 常用常用 ARM 处理器
