【实用干货：关于处理器ARM知识汇总】
基于鼎易鸿基&万酷电子的扫描枪产品采用的处理器都是ARM32-bit，所以今天我们来简单探讨下关于ARM处理器的相关知识，欢迎各路大神指点交流。
【ARM处理器简介】
ARM处理器是一种低能耗高性能的32位RISC（精简指令系统）处理器，它共有31个32位寄存器，而其中16个可以在任何模式下看到；它的指令为简单的加载和存储指令（从内存加载某个值，执行完操作后再将其放回内存）。一般来讲比等价32位代码节省到35%，却能保留32位系统的所有优势。
【ARM处理器的特点】
1.体积小、低功耗、低成本、高性能
2.之处Thunb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件
3.大量使用寄存器，指令执行速度更快
4.大多数数据操作都在寄存器中完成
5.寻址方式灵活简单，执行效率高
6.指令长度固定
【ARM体系结构】
ARM架构是构建每个ARM处理器的基础。ARM架构支持跨越多个性能点的实现，并已在许多细分市场中成为主导的架构。ARM架构支持非常广泛的性能点，因而可以和最新的微架构技术获得极小的ARM处理器实现和极有效的高级设计实现。实现规模、性能和低功耗是ARM架构的关键特性。
ARM已经开发了架构扩展，从而为JAVA加速（JAZELLE@）、安全性（TruseZone®）、SIMD和高级SIMD（NEON™）技术提供支持。
因为ARM架构与精简指令集计算（RISC）架构类似，所以我们先来说说RISC架构。
RISC是一种设计思想，其目标是设计出一套能够在高时钟频率下单周期执行、简单而有效的指令集。它的设计重点是在于降低由硬件执行的指令的复杂度，因为软件比硬件更容易提供更大的灵活性和跟高的智能。因此，RICS设计对编译器有更高的要求。
RISC是在CISC指令系统基础上大战起来的，因为对CISC机进行测试表明，各种指令的使用频率相当悬殊，最常使用的一些比较简单的指令，他它们本身只占指令总数的20%，但在程序中出现的频度却占80%，复杂的指令系统必然增加未处理器的复杂性，使处理器的研制时间长、成本高，并且复杂的指令需要复杂的操作，必然会降低计算机的速度，所以RISC诞生了。
【RISC和CISC之间的主要区别】
因为ARM架构与精简指令集计算（RISC）架构类似，随意ARM架构包含了RISC的特性：
1.读取/储存 架构
2.不支援地址不对齐内存存取(ARMv6内核现已支援)
3.正交指令集(任意存取指令可以任意的寻址方式存取数据Orthogonal instruction set)
4.大量的16 × 32-bit 暂存器档案(寄存器阵列register file)
5.固定的32 bits 操作码宽(opcode)，降低编码数量所产生的耗费，减轻解码和管线化的负担。
6.大多均为一个CPU周期执行。
为了补强这种简单的设计方式，相较于同时期的处理器，还多加了一些特殊设计：
1.大部分指令可以条件式地执行，降低在分支时产生的负重，弥补分支预测器(branch predictor)的不足。
2.算数指令只会在要求时更改条件编码(condition code)
3.32-bit筒型位移器(barrel shifter)可用来执行大部分的算数指令和寻址计算而不会损失效能
4.强大的索引寻址模式(addressing mode)
5.精简但快速的双优先级中断子系统，具有可切换的暂存器组
有个附加在ARM设计中好玩的东西，就是使用一个4-bit 条件编码 在每个指令前头，表示每支指令的执行是否为有条件式的
【ARM体系结构的命名规则】
ARM产品通常以ARM[x][y][z][T][D][M][I][E][J][F][-S]形式出现
【ARM体系的变种】
在ARM体系中增加的某些特定功能称为ARM体系的某种变种（Variant）。
1.Thumb指令集（T变种）
Thumb指令集是将ARM指令集的一个子集重新编码而形成的的一个指令集。ARM指令长度为32位，Thumb指令长度为16位。与ARM指令集相比，Thumb指令集具有一定的局限性，即完成相同的操作，Thunmb指令通常需要更多的指令。因此在对系统运行时间要求苛刻的应用场合，ARM指令集更为合适。
Thumb指令集没有包含进行异常处理时需要的一些指令，所以在异常中断的低级处理时，还是需要使用ARM指令。这种限制决定了Thumb指令需要和ARM指令配合使用。
2.长乘法指令（M变种）
M变种增加了两条用于进行长乘法操作的ARM指令：其中一条指令用于实现32位整数乘以32位整数，生成64位整数的长乘法操作，另一条指令用于实现32位整数乘以32位整数，然后再加上32位整数，生成64位整数长乘操作。
在需要这种长乘法的应用场合，使用M变种比较合适，然而，在有些应用场合中，乘法操作的性能并不重要，在系统实现时就不适合增加M变种的功能。
3.增强型DSP指令（E变种）
E变种包含了一些附加的指令，这些指令用于增强处理器对一些典型DSP算法的处理性能，主要包括：几条新的实现16位数据乘法和乘加操作的指令，实现饱和的带符号数的加减法操作指令。
所谓饱和的带符号数的加减法操作是在加减法操作溢出时，结果并不进行卷绕，而是使用最大的正数或最小的负数来表示。进行数字数据操作的指令，包括双字数读取指令LDRD、双字写入指令STRD和协助处理器的寄存器传输指令MCRR/MRRC、Cache预取指令PLD。
4.JAVA加速器Jazelle（J变种）
ARM的Jazelle技术将Java的优势和先进的32位RISC芯片完美地结合在一起。Jazelle技术提供了Java加速功能，可以得到比普通Java虚拟机高得多的性能。与普通的Java虚拟机相比，Jazelle使Java代码运行速度提高了3倍，而功耗降低了80%
Jazelle技术使得程序员可以在一个单独对的处理器上同时运行Java应用程序、已经建立好的操作系统、中间件以及其他应用程序。与使用协处理器和双处理器相比，使用单独的处理器可以在提供高性能的同时，保证低功耗和低成本。
5.ARM媒体功能扩展（SIMD变种）
ARM媒体功能扩展为嵌入式应用系统提供了高性能的音频/视频处理技术。这就要求处理器能够提供很强的数字信号处理能力，同时还必须保持低功耗，以延长电池的使用时间。ARMd的SIMD媒体功能扩展为这些应用需要提供了解决方案。
SIMD变种的主要特点：可以同时进行两个16位操作数或者4个8位操作数的运算，提供了小数算数运算，用户可以定义饱和运算的模式，两套16位操作数的乘加/乘减运算，32位乘以32位的小数MAC，同时8位/16位选择操作。
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