目次
一，ARM是什么？
1.公司名称
ARM的主流架构：
2.处理器架构
二，什么是处理器架构？什么是处理器？
一、处理器
二、处理器架构
三，一个计算机由什么构成呢？
一、硬件系统
二、软件系统
四，存储器有哪些？
一、内部存储器
二、外部存储器
五，什么是SOC？
六，什么是CUP？
一、定义与作用
二、组成部门
三、性能指标
四、应用范畴
七，ARM
1.数据和指令类型
2.字节次序
八，ARM寄存器
一，ARM是什么？
1.公司名称
ARM公司 建立于1990年11月 ，前身为 Acorn计算机公司 重要计划ARM系列RISC处理器内核 ，授权ARM内核给生产和贩卖半导体的互助同伴 ，ARM 公司不生产芯片 ，别的也提供基于ARM架构的开辟计划技术 ，软件工具, 评估板, 调试工具,应用 软件,总线架构, 外围装备单位等等。 ARM的主流架构：
ARM 的主流架构重要有以下几类：
- Cortex-A 系列5：
- 特点：这是面向高性能应用的系列，重要用于移动装备（如智能手机、平板电脑）、服务器等对性能要求较高的场景。具备强大的计算本领、较高的频率以及复杂的内存管理和缓存体系，能够支持多任务处理和复杂的操作系统。
- 举例：
- Cortex-A73：曾经在高端智能手机中广泛应用，具有较高的单核性能和能效比，能够为手机提供流畅的操作体验和快速的应用响应。
- Cortex-A53：是一款较为节能的高性能处理器核心，常与其他高性能核心搭配利用，形成大小核架构，分身性能和功耗，在中低端智能手机和平板电脑中应用较多。
- Cortex-A76：进一步提拔了性能和能效，为笔记本电脑等装备的 ARM 处理器提供了强大的支持，推动了 ARM 架构在笔记本电脑市场的发展。
- Cortex-R 系列5：
- 特点：针对实时性要求极高的嵌入式系统计划，例如汽车电子、工业控制、航空航天等范畴。具有快速的停止响应本领、高可靠性和严格的实时性包管，能够在规定的时间内完成任务的处理。
- 举例：
- Cortex-R5：在实时性要求较高的嵌入式系统中应用广泛，能够满意汽车电子系统中对发动机控制、制动系统等关键任务的实时处理要求。
- Cortex-R7：具有更高的性能和更强的实时处理本领，可用于对实时性和可靠性要求极高的航空航天电子系统等。
- Cortex-M 系列3：
- 特点：重要面向低功耗的微控制器应用，实用于各种物联网装备、传感器、智能家居等对功耗和本钱敏感的场景。该系列具有简单的架构、低功耗计划和较高的能效比，能够在有限的资源下实现高效的运算。
- 举例：
- Cortex-M0：是能耗最低的 ARM 处理器之一，代码密度高，能效优势明显，实用于各种对功耗要求苛刻的小型嵌入式装备3。
- Cortex-M3：具有较高的性能和丰富的功能，支持 Thumb-2 指令集，能够提供较好的性能和代码大小优化，广泛应用于智能家居、工业自动化等范畴3。
- Cortex-M7：是 Cortex-M 系列中的高性能处理器，具有较高的主频和强大的运算本领，可用于必要高效处理本领的嵌入式系统，如高端智能家居装备、智能仪表等。
2.处理器架构
ARM 即 Advanced RISC Machines 的缩写。
ARM 是一种处理器架构，广泛应用于嵌入式系统、移动装备等范畴。以下是关于 ARM 的一些重要特点：
一、低功耗
ARM 处理器以其低功耗特性而著称。在移动装备中，这一特性至关重要，因为它可以延长电池续航时间。例如，智能手机和平板电脑等装备必要在有限的电池容量下尽可能长时间地运行，ARM 架构的处理器能够在满意高性能需求的同时，保持较低的功耗水平。这使得移动装备可以在不频仍充电的情况下连续利用，为用户提供了更好的利用体验。
二、高性能
固然 ARM 处理器注意低功耗，但它同样能够提供出色的性能。随着技术的不断进步，ARM 处理器的性能不断提拔，能够满意各种复杂应用的需求。在移动装备上，ARM 处理器可以流畅地运行多任务、高清视频播放、复杂的游戏等应用。同时，在一些嵌入式系统中，ARM 处理器也能够高效地处理各种实时任务。
三、可定制性强
ARM 架构答应芯片制造商根据不同的应用需求进行定制化计划。芯片制造商可以根据特定的市场需求，选择不同的 ARM 处理器内核，并在其根本上进行扩展和优化。这种可定制性使得 ARM 处理器能够顺应各种不同的应用场景，从低功耗的传感器节点到高性能的服务器范畴都有广泛的应用。
四、生态系统丰富
ARM 拥有巨大的生态系统，包罗芯片制造商、软件开辟工具提供商、操作系统供应商等。这为开辟者提供了丰富的资源和支持，使得开辟基于 ARM 架构的产品更加容易。开辟者可以利用成熟的开辟工具和软件库，快速地开辟出各种应用步伐。同时，丰富的生态系统也促进了 ARM 技术的不断创新和发展。
二，什么是处理器架构？什么是处理器？
一、处理器
处理器，也称为中央处理器（CPU），是计算机系统的核心部件。它重要负责实行计算机步伐中的指令，对数据进行运算和处理，以实现各种计算任务。
处理器的重要功能包罗：
- 指令实行：从内存中读取指令，并按照指令的要求进行操作，如算术运算、逻辑运算、数据传输等。
- 数据处理：对输入的数据进行加工和处理，生成输出结果。
- 控制计算机系统：和谐和控制计算机系统中各个部件的工作，确保整个系统的正常运行。
处理器的性能通常由以下几个方面来权衡：
- 时钟频率：表现处理器每秒钟实行的时钟周期数，通常以赫兹（Hz）为单位。时钟频率越高，处理器的实行速度越快。
- 核心数量：处理器中包含的处理核心数量。多核心处理器可以同时实行多个任务，提高系统的并行处理本领。
- 缓存大小：处理器内部的高速缓存存储器，用于存储频仍访问的数据和指令。缓存越大，处理器访问数据的速度越快。
- 指令集：处理器支持的指令聚集，不同的指令集对不同类型的任务有不同的优化效果。
二、处理器架构
处理器架构是指处理器的计划布局和构造方式。它定义了处理器的内部组成、指令集、寄存器构造、总线布局等方面的规范。
处理器架构的重要特点包罗：
- 指令集架构（ISA）：规定了处理器能够实行的指令类型和格式。不同的指令集架构实用于不同的应用场景，如 x86 架构重要用于个人电脑和服务器，ARM 架构则广泛应用于移动装备和嵌入式系统。
- 微架构：描述了处理器的内部实现细节，包罗流水线布局、缓存计划、分支猜测等。微架构的优化可以提高处理器的性能和能效比。
- 寄存器构造：定义了处理器内部的寄存器数量、类型和用途。寄存器是处理器内部用于暂存数据和指令的高速存储单位。
- 总线布局：规定了处理器与外部装备之间的数据传输方式和总线协议。总线布局的计划影响着处理器的扩展性和性能。
不同的处理器架构具有各自的优势和特点，选择符合的处理器架构取决于具体的应用需求。例如，对于高性能计算和服务器应用，x86 架构可能更适合，因为它具有强大的性能和广泛的软件支持；而对于移动装备和嵌入式系统，ARM 架构则以其低功耗和可定制性受到青睐。
三，一个计算机由什么构成呢？
一个计算机重要由硬件系统和软件系统构成。
一、硬件系统
硬件系统是计算机的物理根本，是看得见、摸得着的各种电子元件和装备的总称。重要包罗以下几个部门：
- 中央处理器（CPU）：
- 是计算机的核心部件，负责实行指令和进行数据处理。它就像计算机的 “大脑”，决定了计算机的运算速度和性能。
- 由运算器和控制器组成。运算器负责进行算术运算和逻辑运算，控制器则负责指挥计算机各个部件协同工作。
- 存储器：
- 用于存储步伐和数据。分为内存和外存。
- 内存也称为主存储器，速度快，但容量相对较小，断电后数据会丢失。包罗随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。RAM 可随机读写数据，是计算机运行时步伐和数据的临时存储场合；ROM 中的数据在制造时就被固化，只能读取，不能修改，用于存储计算机的基本输入输出系统（BIOS）等。
- 外存也称为辅助存储器，容量大，速度相对较慢，但数据可以长期保存。常见的外存有硬盘、固态硬盘、U 盘、光盘等。
- 输入装备：
- 用于将外部信息输入到计算机中。例如键盘、鼠标、扫描仪、摄像头等。
- 键盘是最常用的输入装备之一，可以输入文字、数字和命令等。鼠标用于控制光标位置和进行各种操作。扫描仪可以将纸质文档或图片转换为数字图像输入到计算机中。摄像头则可以采集视频和图像信息。
- 输出装备：
- 用于将计算机处理后的结果输出给用户。常见的输出装备有表现器、打印机、音箱等。
- 表现器是最重要的输出装备之一，用于表现文本、图像和视频等信息。打印机可以将计算机中的文档、图片等打印到纸上。音箱则可以播放计算机中的音频信息。
- 总线：
- 是连接计算机各个部件的通讯线路，用于在部件之间传输数据、地点和控制信号。
- 分为数据总线、地点总线和控制总线。数据总线用于传输数据，地点总线用于传输内存地点，控制总线用于传输控制信号。
二、软件系统
软件系统是计算机的魂魄，是为了运行、管理和维护计算机而编制的各种步伐和数据的总称。重要包罗以下几个部门：
- 系统软件：
- 是管理和控制计算机硬件和软件资源的软件，为用户提供一个利用计算机的平台。
- 包罗操作系统、语言处理步伐、数据库管理系统等。操作系统是最核心的系统软件，负责管理计算机的硬件资源和软件资源，为用户提供一个友好的操作界面。语言处理步伐用于将高级语言编写的步伐翻译成计算机能够识别的机器语言。数据库管理系统用于管理和维护数据库。
- 应用软件：
- 是为了满意用户特定需求而开辟的软件。例如办公软件、图形图像处理软件、游戏软件等。
- 办公软件如 Microsoft Office、WPS Office 等，用于文字处理、表格制作、幻灯片演示等。图形图像处理软件如 Adobe Photoshop、CorelDRAW 等，用于图像编辑、计划和处理。游戏软件则用于娱乐和休闲。
四，存储器有哪些？
存储器重要分为内部存储器（内存）和外部存储器（外存）两大类。
一、内部存储器
- 随机存取存储器（RAM）：
- 特点：可以随机读写数据，速度较快。但断电后数据会丢失。
- 用途：用于存储计算机正在运行的步伐和数据。当计算机运行步伐时，步伐和数据会被加载到 RAM 中，CPU 可以直接从 RAM 中读取指令和数据进行处理。
- 举例：常见的有 DDR4、DDR5 内存等。
- 只读存储器（ROM）：
- 特点：只能读取数据，不能写入数据。断电后数据不会丢失。
- 用途：用于存储计算机的基本输入输出系统（BIOS）、固件等。这些数据在计算机制造时就被固化在 ROM 中，不会因为断电而丢失。
- 举例：BIOS 芯片就是一种 ROM。
二、外部存储器
- 硬盘：
- 特点：容量大，速度相对较慢，但数据可以长期保存。
- 用途：用于存储大量的步伐、文档、图片、视频等数据。
- 举例：机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。机械硬盘通过磁盘的旋转和磁头的读写来存储数据，代价相对较低，但读写速度较慢。固态硬盘则利用闪存芯片存储数据，读写速度快，抗震性好，但代价相对较高。
- U 盘：
- 特点：小巧便携，容量相对较小，读写速度较快。
- 用途：用于在不同装备之间传输数据，大概临时存储少量数据。
- 举例：常见的有 USB2.0、USB3.0、USB3.1 等接口的 U 盘。
- 光盘：
- 特点：容量较大，代价便宜，但读写速度较慢，且必要利用光盘驱动器。
- 用途：用于存储音乐、影戏、软件等数据。
- 举例：CD、DVD、蓝光光盘等。
- 存储卡：
- 特点：体积小，容量相对较小，读写速度较快。
- 用途：重要用于数码相机、手机、平板电脑等装备中，存储照片、视频、音乐等数据。
- 举例：SD 卡、Micro SD 卡等。
五，什么是SOC？
System on Chip，简称Soc，也即片上系统。从狭义角度讲,它是信息 系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度 讲, SoC是一个微小型系统,假如说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC 就是包罗大脑、心脏、眼睛和手的系统。 从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键 部件集成在一块芯片上；从广义角度讲, SoC是一个微小型 系统,假如说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC就是包罗大 脑、心脏、眼睛和手的系统。 常见的SOC： 8051，DSP，MIPS，PPC，ARM 六，什么是CUP？
你可能想问的是 “CPU”，即中央处理器（Central Processing Unit）。
一、定义与作用
CPU 是计算机的核心部件，它的重要功能是实行指令和进行数据处理，就像计算机的 “大脑” 一样指挥着整个计算机系统的运行。具体来说：
- 实行指令：从计算机内存中读取指令，然后对这些指令进行译码和实行。指令可以包罗算术运算（如加法、减法）、逻辑运算（如与、或、非）、数据传输等操作。
- 进行数据处理：对各种数据进行运算和处理，例如进行数学计算、文本处理、图形处理等。
二、组成部门
- 运算器：负责进行算术运算和逻辑运算。算术运算包罗加法、减法、乘法、除法等，逻辑运算包罗与、或、非等。运算器通常由算术逻辑单位（ALU）和寄存器组成。
- 控制器：负责指挥计算机各个部件协同工作。它从内存中读取指令，对指令进行译码，然后产生控制信号，控制其他部件实行相应的操作。控制器通常由指令寄存器、指令译码器、步伐计数器等组成。
- 寄存器：用于暂时存储数据和指令。寄存器的速度非常快，可以在一个时钟周期内完成读写操作。寄存器通常分为通用寄存器和特殊寄存器，通用寄存器可以用于存储各种数据，特殊寄存器则用于存储特定的控制信息或状态信息。
三、性能指标
- 主频：也称为时钟频率，是 CPU 内部时钟信号的频率，单位通常为赫兹（Hz）。主频越高，CPU 的运算速度就越快。但主频并不是唯一决定 CPU 性能的因素，还必要思量其他因素如架构、缓存等。
- 核心数：指 CPU 中物理核心的数量。多核心的 CPU 可以同时实行多个任务，提高计算机的并行处理本领。例如，四核 CPU 可以同时处理四个任务，相比单核 CPU 可以大大提高处理服从。
- 缓存：是 CPU 内部的高速存储器，用于存储频仍利用的数据和指令。缓存分为一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache）和三级缓存（L3 Cache）等，级别越高，容量越大，速度相对较慢。缓存的存在可以淘汰 CPU 从内存中读取数据的次数，提高数据访问速度。
- 制程工艺：指 CPU 制造过程中所采用的工艺尺寸，单位通常为纳米（nm）。制程工艺越小，意味着在同样大小的芯片上可以集成更多的晶体管，从而提高 CPU 的性能和降低功耗。
四、应用范畴
- 个人计算机：无论是台式机照旧笔记本电脑，CPU 都是其核心部件。不同的应用需求必要不同性能的 CPU，例如游戏玩家可能必要高性能的 CPU 来包管游戏的流畅运行，而办公用户则可以选择性能适中、功耗较低的 CPU。
- 服务器：服务器必要处理大量的并发哀求和数据，因此必要高性能、高可靠性的 CPU。服务器 CPU 通常具有更多的核心数、更大的缓存和更高的主频，以满意服务器的高负载需求。
- 移动装备：如智能手机、平板电脑等，也必要 CPU 来运行各种应用步伐。移动装备的 CPU 通常必要具备低功耗、高性能的特点，以包管装备的续航本领和流畅的利用体验。
七，ARM
1.数据和指令类型
ARM 采用的是32位架构. ARM 约定: Byte ： 8 bits Halfword ： 16 bits (2 byte) Word : 32 bits (4 byte) Doubleword 64-bits（8byte）（Cortex-A处理器） 大部门ARM core 提供： ARM 指令集（32-bit） Thumb 指令集（16-bit ） Cortex-A处理器 16位和32位Thumb-2指令集 16位和32位ThumbEE指令集 Jazelle cores 支持 Java bytecode 2.字节次序
八，ARM寄存器
ARM 寄存器是 ARM 处理器内部用于存储数据、地点和处理器状态等信息的存储单位。ARM 寄存器重要分为通用寄存器和特殊寄存器两类：
- 通用寄存器：
- 未分组寄存器 R0-R7：在所有的运行模式下，这 8 个寄存器都指向同一个物理寄存器，它们没有被系统用作特殊用途。但是在停止或非常处理进行运行模式转换时，由于不同的处理器运行模式均利用相同的物理寄存器，可能会造成这些寄存器中数据的粉碎。
- 分组寄存器 R8-R12：对于这 5 个寄存器，每个寄存器对应 2 个不同的物理寄存器。当利用快速停止模式（FIQ）时，访问的是R8_fiq - R12_fiq；当利用除 FIQ 模式以外的其他模式时，访问的是R8_usr - R12_usr。这些寄存器可用于数据的暂存和运算，在不同的模式下可以根据必要切换利用不同的物理寄存器。
- 步伐计数器 PC（R15）：用于存放当前指令的下一条指令的地点。由于 ARM 体系布局采用了多级流水线技术，对于 ARM 指令集而言，PC 总是指向当前指令的下两条指令的地点，即 PC 的值为当前指令的地点值加 8 个字节（在 Thumb 指令集中，PC 的值为当前指令的地点值加 4 个字节）3。
- 特殊寄存器：
- 栈指针 SP（R13）：现实上 R13 在不同的处理器模式下有不同的物理寄存器，每个非常模式都有自己独立的 R13。在 ARM 指令中，R13 常用作堆栈指针，用于存储函数调用时的局部变量、参数、返回地点等信息。通过PUSH（入栈）和POP（出栈）操作可以实现对栈的访问23。
- 链接寄存器 LR（R14）：用于保存函数或子步伐调用时的返回地点。当实行子步伐调用指令（如BL）时，会自动将返回地点放入 LR 中，当子步伐实行结束后，将 LR 中的值加载至 PC 中，就可以返回到调用处继续实行。在发生非常时，非常模式的 LR 也可以用来保存非常返回地点23。
- 步伐状态寄存器3：
- 当前步伐状态寄存器 CPSR：可以在任何运行模式下被访问，它包含条件标志位（如 N、Z、C、V）、停止禁止位、当前处理器模式标志位以及其他一些相干的控制和状态位。这些标志位可以被算术或逻辑运算的结果所改变，而且可以决定某条指令是否被实行。
- 备份的步伐状态寄存器 SPSR：每种非常模式下都有一个专用的 SPSR，当非常发生时，SPSR 用于保存 CPSR 的当前值，以便从非常退出时可以由 SPSR 来规复 CPSR。用户模式和系统模式不属于非常模式，它们没有 SPSR。
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