㈠ ARM的概念
概述
ARM（Advanced RISC Machines）處理器是Acorn計算機有限公司面向低預算市場設計的第一款RISC微處理器。更早稱作Acorn RISC Machine。
ARM處理器本身是32位設計，但也配備16位指令集。一般來講比等價32位代碼節省達35%，卻能保留32位系統的所有優勢。
ARM的Jazelle技術使Java加速得到比基於軟體的Java虛擬機(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增強的16位和32位算術運算能力，提高了性能和靈活性。ARM還提供兩個前沿特性來輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調試，它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核(ETMS)系列。
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特點
ARM處理器的三大特點是：耗電少功能強、16位/32位雙指令集和合作夥伴眾多。
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，指令執行速度更快；
4、大多數數據操作都在寄存器中完成；
5、定址方式靈活簡單，執行效率高；
6、指令長度固定。
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結構
體系結構
1 CISC（ComplexInstructionSetComputer，復雜指令集計算機）
在CISC指令集的各種指令中，大約有20%的指令會被反復使用，占整個程序代碼的80%。而餘下的80%的指令卻不經常使用，在程序設計中只佔20%。
2 RISC（RecedInstructionSetComputer，精簡指令集計算機）
RISC結構優先選取使用頻最高的簡單指令，避免復雜指令；將指令長度固定，指令格式和定址方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制等
RISC體系結構應具有如下特點：
1採用固定長度的指令格式，指令歸整、簡單、基本定址方式有2～3種。
2使用單周期指令，便於流水線操作執行。
3大量使用寄存器，數據處理指令只對寄存器進行操作，只有載入/存儲指令可以訪問存儲器，以提高指令的執行效率。
除此以外，ARM體系結構還採用了一些特別的技術，在保證高性能的前提下盡量縮小晶元的面積，並降低功耗：
4所有的指令都可根據前面的執行結果決定是否被執行，從而提高指令的執行效率。
5可用載入/存儲指令批量傳輸數據，以提高數據的傳輸效率。
6可在一條數據處理指令中同時完成邏輯處理和移位處理。
7在循環處理中使用地址的自動增減來提高運行效率。
寄存器結構
ARM處理器共有37個寄存器，被分為若干個組（BANK），這些寄存器包括：
131個通用寄存器，包括程序計數器（PC指針），均為32位的寄存器。
26個狀態寄存器，用以標識CPU的工作狀態及程序的運行狀態，均為32位，目前只使用了其中的一部分。
指令結構
ARM微處理器的在較新的體系結構中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令為32位的長度，Thumb指令為16位長度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價的
ARM代碼相比較，可節省30%～40%以上的存儲空間，同時具備32位代碼的所有優點。
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ARM處理器模式
處理器模式 說明
用戶模式(usr) ARM處理器正常的程序執行狀態
系統模式(sys) 運行具有特權的操作系統任務
快中斷模式(fiq) 支持高速數據傳輸或通道處理
管理模式(svc) 操作系統保護模式
數據訪問終止模式(abt) 用於虛擬存儲器及存儲器保護
中斷模式(irq) 用於通用的中斷處理
未定義指令終止模式(und) 支持硬體協處理器的軟體模擬
除用戶模式外，其餘6種模式稱為非用戶模式或特權模式；用戶模式和系統模式之外的5種模式稱為異常模式。ARM處理器的運行模式可以通過軟體改變，也可以通過外部中斷或異常處理改變。
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體系結構擴充
當前ARM體系結構的擴充包括：
·Thumb 16位指令集，為了改善代碼密度；
·DSP DSP應用的算術運算指令集；
·Jazeller 允許直接執行Java位元組碼。
ARM處理器系列提供的解決方案有：
·無線、消費類電子和圖像應用的開放平台；
·存儲、自動化、工業和網路應用的嵌入式實時系統；
·智能卡和SIM卡的安全應用。
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歷史
1978年12月5日，物理學家赫爾曼·豪澤（Hermann Hauser）和工程師Chris Curry，在英國劍橋創辦了CPU公司（Cambridge Processing Unit），主要業務是為當地市場供應電子設備。1979年，CPU公司改名為Acorn計算機公司。
起初，Acorn公司打算使用摩托羅拉公司的16位晶元，但是發現這種晶元太慢也太貴。"一台售價500英鎊的機器，不可能使用價格100英鎊的CPU！"他們轉而向Intel公司索要80286晶元的設計資料，但是遭到拒絕，於是被迫自行研發。
1985年，Roger Wilson和Steve Furber設計了他們自己的第一代32位、6M Hz的處理器， Roger Wilson和Steve Furber[1]用它做出了一台RISC指令集的計算機，簡稱ARM（Acorn RISC Machine）。這就是ARM這個名字的由來。
RISC的全稱是"精簡指令集計算機"（reced instruction set computer），它支持的指令比較簡單，所以功耗小、價格便宜，特別合適移動設備。早期使用ARM晶元的典型設備，就是蘋果公司的牛頓PDA。
20世紀80年代後期，ARM很快開發成Acorn的台式機產品，形成英國的計算機教育基礎。
1990年11月27日，Acorn公司正式改組為ARM計算機公司。蘋果公司出資150萬英鎊，晶元廠商VLSI出資25萬英鎊，Acorn本身則以150萬英鎊的知識產權和12名工程師入股。公司的辦公地點非常簡陋，就是一個谷倉。 20世紀90年代，ARM 32位嵌入式RISC(Reced lnstruction Set Computer)處理器擴展到世界范圍，占據了低功耗、低成本和高性能的嵌入式系統應用領域的領先地位。ARM公司既不生產晶元也不銷售晶元，它只出售晶元技術授權。
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市場前景
微軟公司（2011年）宣布，下一版Windows將正式支持ARM處理器。這是計算機工業 arm處理器[2]發展歷史上的一件大事，標識著x86處理器的主導地位發生動搖。目前在移動設備市場，ARM處理器的市場份額超過90%；在伺服器市場，今年（2011年）就會有2.5GHz的伺服器上市；在桌面電腦市場，現在又有了微軟的支持。ARM成為主流，恐怕指日可待。難怪有人驚呼，Intel公司將被擊敗！
與這場轟轟烈烈的變革相比，它的主角ARM公司卻沒有受到太多的關注，顯得不太起眼。這家遠離矽谷、位於劍橋大學的英國公司，到底是怎麼走到今天的，居然能將晶元巨人Intel拉下馬？
展望未來，即使Intel成功地實施了Atom戰略，將x86晶元的功耗和價格大大降低，它與ARM競爭也將非常吃力。因為ARM的商業模式是開放的，任何廠商都可以購買授權，所以未來並不是Intel vs. ARM，而是Intel vs. 世界上所有其他半導體公司。那樣的話，Intel的勝算能有多少呢？