ARM硬件基础

CPU核心

1. SIMD：Single Instruction Multiple Data,单指令多数据流。单次处理多条数据。
2. NEON：加速多媒体和信号处理算法（如视频编码/解码、2D/3D图形、游戏、音频和语音处理图像处理技术、电话和声音合成），其性能至少为ARM5性能的3倍，为ARMv6SIMD性能的2倍。主要处理浮点数

系统外围

1. RTC：real-time clock
2. PLL：Phase Locked Loop，为锁相回路或锁相环，用来统一整合时脉讯号，使内存能正确的存取资料。
3. PWM Timer：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation），脉宽调制
4. Watchdog Timer：
5. DMA：帮助存储器与外设进行交互，减轻CPU压力
6. Keypad：按钮
7. ADC：Analog to Digital Converter,模数转换器

SISD&SIMD

SISD：单指令单数据
SIMD：单指令多数据

NEON：对SIMD进行扩展，加入向量表提高数据集的压缩，进而提高浮点数运算效率。

Cache 高速缓存

二级缓存的优化会大大影响程序运行速度。涉及到调优。

为何需要Cache？ (我们现在采用的存储器结构成为多体交叉存储器体系)

• I/O向主存请求的级别高于CPU访存
• 主存速度跟不上CPU的发展
• 主存一般都是片外，频繁进出速度慢，能耗高

Cache工作原理：

• 程序访问的局部性原理，采用了SRAM，即程序连续的被CPU处理，可以找到运行规律，预测执行的下一部分，所以形成缓存
• 命中率（读取指令的准确度）
• 大小比例，4：：1000,128K-32M（缓存大小与内存大小比例）

上级缓存一般都可以作为下级的缓存

缓存控制器Cache Controller：（控制缓存与内存的交互规则）

• 直接映射缓存Direct Mapped Cache
• 联合缓存Set-association Cache

• line是缓存最小单元，指向主存的连续字单元
• index是存储器地址的一部分，用来决定找到缓存的第几行
• way是一个特定的索引线路

MMU（Memory Manage Unit）

PM：物理内存

虚拟存储器

作用：

1. 允许多道程序之间有效而安全的共享存储器
2. 消除一个小而受限的主存容对程序设计造成的影响

如果CPU在利用缓存的过程中没有命中，则称为缺页

• 如果不缺页直接读物理内存
• 如果缺页，则把控制权交给操作系统，操作系统一般是从磁盘地址去读

1. 虚拟地址空间非实体，只是逻辑上的
2. 虚拟地址对物理地址的映射是由MMU控制的
3. MMU会控制一个物理地址只能对应一个虚拟地址的映射，保护内存。页保护与锁定
4. 分段。对程序代码进行分类，例如变量放入堆栈的物理内存等

TLB

加快地址转换，对虚拟地址进行划分，加快查询
address->MMU->TLB->pageTable->PM

异常中断

ARM体系结构中存在7种异常处理。异常发生时，处理器会把PC指向一个特殊地址，这个地址放在存储器中一个特定表中，称为向里表

一般向量表起始地址是0x0开始，又称低地址向量表。而微软是从0xffff0000开始，成为高地址向量表。

触发异常过程： 系统接收异常->CPU切换模式同时保存当前位置和状态->CPSR、SPSR->根据中断向量表查找处理程序->返回还原

复位异常

内存出现问题为数据异常

未定义异常

异常优先级

总结