8
9
2.1.2 ARM7TDMI
微处理器是整个系统的核心，通常由3大部分
组成：控制单元、算术逻辑单元和寄存器。
微处理器
输入
算术逻辑单元
控制单元 输出
寄存器
存储器
9
10
2.1.2 ARM7TDMI
ARM7TDMI命名方式
ARM7TDMI支持32位寻址范围，并弥补了 ARM6不能在低于5V电源电压下工作的不足,可以 在3V电压下工作。ARM7TDMI的后缀意义为：
4
2.1.1 ARM简介
各ARM体系结构版本
ARM体系结构从最初开发到现在有了很大的改 进，并仍在完善和发展。为了清楚的表达每个 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 V1～V7表示。
5
2.1.1 ARM简介
ARM处理器核简介
ARM公司开发了很多系列的ARM处理器核， 目前最新的系列已经是ARM11了，而ARM6核以及 更早的系列已经很罕见了。目前应用比较广泛的系 列是：
ARM处理器支持下列数据类型：
▪字节 8位
1
▪半字 16位（必须分配为占用两个字节） 1 2
▪字 32位（必须分配为占用4各字节） 1 2 3 4
16
冯·诺依曼体系结构
指令寄存器 控制器
地址
数据通道
输入
输出
中央处理器
指令/数据
存储器
程序
指令0 指令1 指令2 指令3 指令4
数据
数据0 数据1 数据2
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哈佛体系结构
地址
指令寄存器
控制器
指令
数据通道
输入
输出
地址
CPU
数据
程序存储器
指令0 指令1 指令2
数据存储器
数据0 数据1 数据2
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2.1.2 ARM7TDMI
4 存储器接口
ARM7TDMI处理器存储接口被设计成在使用存 储器最少的情况下发挥其潜能。产生的控制信号方 便了许多片内和片外存储器技术支持的开发，方便 了标准动态RAM提供的快速访问模式，可根据不同 存储器的访问方式进行匹配。
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2.1.2 ARM7TDMI
1 RISC指令集
ARM7TDMI处理器是ARM通用32位微处理器 家族的成员之一。它具有优异的性能，但功耗却很 低，使用门的数量也很少。它属于精简指令集计算 机 （Reduced Instruction Set Computer) ，比复杂指 令集计算机（ Complex Instruction Set Computer ） 要简单得多。这样的简化实现了：
ARM7 SecurCore
Cortex
ARM9
ARM9E
ARM10
ARM11
Xscale
6
2.1 ARM微处理器结构
2.1.1 简介 2.1.2 ARM7TDMI特点 2.1.3 ARM7TDMI的模
块和内部框图
7
2.1.2 ARM7TDMI
ARM7TDMI
ARM7TDMI基于ARM体系结构V4版本，是目 前较低端的ARM核。但仍具有广泛的应用，其最 显著的应用为数字移动电话。
20
21
2.1 ARM微处理器结构
2.1.1简介 2.1.2ARM7TDMI特点 2.1.3ARM7TDMI的模块
和内部框图
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2.1.3 系统内部结构图
ARM7TDMI处理 器部件和主要信
号路径的框图如
典型频率（MHz） 80
总线架构
冯诺伊曼
ARM9 5 150
哈佛
ARM10 6 260
哈佛
ARM11 8 335
哈佛
15
16
2.1.2 ARM7TDMI
3 存储器访问
ARM7TDMI处理器使用了冯·诺依曼（Von Neumann）结构，指令和数据共用一条32位总线。 只有装载、存储和交换指令可以对存储器中的数据 进行访问。
ARM7TDMI有4种基本的存储周期：
1 空闲周期（指令不访问存储器）；
2 非顺序周期（访问与前一次无关）；
3 顺序周期（访问与上次相同或加1）；
4 协处理器寄存器周期（协处理器寄存器
传送期间）；
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20
2.1.2 ARM7TDMI
5 采用嵌入式ICE-RT逻辑调试源自术嵌入式ICE-RT逻辑为ARM7TDMI核提供了集 成的片内调试支持，可以使用嵌入式ICE-RT逻辑来 设置断点或观察断点出现的状态。嵌入式ICE-RT逻 辑通过JTAG (joint test action group)测试访问口进 行控制。
3
4
2.1.1 ARM简介
ARM公司简介
ARM是Advanced RISC Machines的缩写，它是一家微处 理器行业的知名企业，该企业设 计了大量高性能、廉价、耗能低 的RISC （精简指令集）处理器。
公司的特点是只 设计芯片，而不生产。它将技术 授权给世界上许多著名的半导体、 软件和OEM厂商，并提供服务。
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流水线技术
流水线(Pipeline)技术：几个指令可以并行执行 • 提高了CPU的运行效率 • 内部信息流动通畅
Add
Sub
PC
Cmp
取指
译码 取指
执行add
译码 执行sub
取指
译码 执行cmp
时间
注意：程序计数器（PC）指向取指的指令而不是正在执行的指令。
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流水线技术
内核
ARM7
流水线
3
▪高的指令吞吐量； ▪出色的实时中断响应； ▪小的、高性价比的处理器宏单元。
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2.1.2 ARM7TDMI
2 三级流水线
ARM7TDMI处理器使用流水线来增加处理器指 令流的速度。这样可使几个操作同时进行，并使处 理和存储器系统连续操作。
ARM7TDMI的流水线分3级，分别为： 取指译码执行
上次课的内容
1 嵌入式系统简介 2 嵌入式处理器 3 嵌入式操作系统 4 嵌入式系统的典型应用 5 嵌入式系统的基本设计过程
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第2章 ARM7体系结构
2.1 ARM微处理器结构 2.2 处理器状态和模式 2.3 存储器组织 2.4 异常 2.5 ARM寻址方式
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3
第2章 ARM7体系结构
2.1 ARM微处理器结构 1.ARM简介 2.ARM7TDMI特点 3.ARM7TDMI的模块 和内部框图
ARM7 T D M I
支持Embeded-ICE观察硬件； 支持64位乘法； 支持片上调试； 支持高密度16位的Thumb指令集；
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2.1.2 ARM7TDMI
特点：
1 使用RISC指令集 2 具有三级流水线 3 存储器访问数据类型多样 4 存储器接口具备多种存储周期 5 采用了嵌入式ICE-RT逻辑调试技术