没网站做cpa广告联盟,网站编辑简历,网站设计制作服务好态度好,网站制作排版1、计算机的组成
输入设备-输出设备-运算器-控制器-存储器
输入设备#xff1a;键盘、鼠标、手柄、扫描仪
输出设备#xff1a;显示屏、打印机、音响
存储器#xff1a;存放数据以及指令、是实现“程序存储控制”的基础、外存、内存、cache、寄存器
控制器#xff08;…1、计算机的组成
输入设备-输出设备-运算器-控制器-存储器
输入设备键盘、鼠标、手柄、扫描仪
输出设备显示屏、打印机、音响
存储器存放数据以及指令、是实现“程序存储控制”的基础、外存、内存、cache、寄存器
控制器CU对机器指令进行译码操作、按照译码结果进行相应的控制
运算器根据控制器译码之后的指令和数据进行算数逻辑运算并且把运算的结果进行输出 2、程序编译原理(面试重点)
预处理gcc -E 1.c -o 1.i编译:gcc -S 1.i -o 1.s汇编:gcc -c 1.s -o 1.o链接:gcc 1.o -o a.out 3 、指令和集合
机器指令指令的机器码由二进制的0和1组成的一条机器码。计算机解析这条机器码可以做相应的运算处理汇编指令一条汇编指令就是一条机器指令的标志。执行汇编指令也可以让机器进行相关的运算处理指令集指令的集合
4、 RISC和CISC
RISC精简指令集的架构主要应用于嵌入式的设备上
选取比较简单、使用频率比较高的指令集
1、指令的长度和指令执行的周期固定
2、成本、功耗、体积低、实现功能相对简单
CISC复杂指令集基于复杂指令集设计的CPU核心更加注重功能的完善性复杂指令集内核会集合各自各样的指令
1、指令的长度和执行周期不固定
2、功能更为复杂、但是功耗、成本更高
5、目前几种主流的RISC内核
ARM内核、RISC-V、MIPS
6、ARM的发展历史了解即可ARM发展史 (huawei.com)
1ARM:ARM公司、ARM处理器架构、ARM技术
2ARM 公司是全球领先的半导体知识产权 (IP) 提供商并因此在数字电子产品的开发中处于核心地位
3ARM 的商业模式主要涉及 IP 的设计和许可而非生产和销售实际的半导体芯片。 ARM成立 ARM前身为艾康电脑Acorn-----里程碑1 于1978年英国剑桥成立大学的孵化物。 1980年代晚期苹果开始与艾康合作开发新版ARM核心。 1985年艾康开发出全球第一款商用RISC处理器即ARM1针对于PC市场还没有嵌入式呢 1990年艾康财务危机受苹果和VLSI最早做超大规模集成电路的公司的投资成立独立子公司Advanced RISC MachinesARMARM公司正式成立面世 里 程碑2——嵌入式RSIC处理器 1991年ARM推出第一款嵌入式RISC处理器即ARM6。 1993年发布ARM7。 1997年发布ARM9TDMI三星2440基于此内核。 1999年发布ARM9E增强型ARM9。 2001年ARMv6架构。 2002年发布ARM11微架构。 里程碑3——微控制器 2004年发布ARMv7架构的Cortex系列处理器同时推出Cortex-M3。 2005年发布Cortex-A8处理器。 2007年发布Cortex-M1和Cortex-A9 2009年实现Cortex-A9、发布Cortex-M0 2010年推出Cortex-M4(F)、成立LinaroARM公司牵头成立的公共组织专门做ARM处理器在Linux平台上的一些软件的开发和移植推出Cortex-A15 MPcore高性能处理器性能比较高了但是发热量很大。 里程碑4——64位处理器时代 2011年推出32位 Cortex-A7 处理器ARMv8发布 2012年开始推出64位处理器。推出 Cortex-M0、ARM 首款64位处理器架构 Cortex-A53、Cortex-A57 架构。全球第一款64位ARM手机iPhone5s。 2013年推出32位 Cortex-A12 处理器架构 2014年推出 Cortex-M7(F) 微控制器架构32位 Cortex-A17处理器架构。 2015年推出64位 Cortex-A35、Cortex-A72 处理器架构。 2016年推出 Cortex-M23 、Cortex-M33(F) 微控制器架构32位 Cortex-A32 处理器架构64位 Cortex-A73 处理器架构。 2017年推出64位 Cortex-A55 、Cortex-A75 处理器架构。 2018年推出微控制器 Cortex-M35P64位 Cortex-A76 处理器架构。 2016---ARM被软银收购 2020---英伟达收购ARM未果 7、ARM架构
不同版本的指令集就是不同的架构
ARMV1-ARMV6已经被淘汰 ARMV7架构32位架构支持32位指令集
ARMV8架构64位架构支持64位指令集并且向下兼容32位指令
ARMV9架构64位架构支持64位指令集
8、ARM内核
基于不同的ARM架构设计出来的不同的处理器核心叫做不同的ARM内核
arm7/arm9/arm11
cortex-A7 ARMV7
cortex-A53 ARMV8
cortex-A55 ARMV8
cortex-A77 ARMV8
cortex-A78 ARMV8
cortex-x1 ARMV8
cortex-A710 ARMV9
cortex-A510 ARMV9
9、SOC(system on chip)
ARM公司只进行技术授权。将自己的IP授权给各个半导体公司。半导体公司根据ARM的授权在CPU核心外围设计了一些外围电路和设备集成在一个芯片上这个芯片就被成为SOC。
SOC由CPU外设备总线组成
MCU(微控制器)
MPU微处理器
公司 SOC名称 内核 架构
ST STM32MP157A cortex-A7 ARMV7
三星 S5P6818 cortex-A53 ARMV8
海思 麒麟9000 cortex-A77 ARMV8
高通 骁龙888 cortex-x1 ARMV8
10、ARM产品分布
Cortex-A系列性能最强的、最完善的处理器。属于高端处理器、在基于Cortex-A处理器为核心的开发板上可以搭载linux/鸿蒙灯标准化操作系统
Cortex-R系列统的实时性能。对数阶的实时性要求高的场景下使用Cortex-R系列 处理器 汽车、军工
Cortex-M系列属于ARM处理器中比较低端的芯片处理器工作主频一般在24M-256MHz之间
Cortex-M系列 处理器一般不跑操作系统主要执行一些裸机程序
Cortex-M系列 处理器可以搭载一些轻量级的实时系统 FreeRtos
SecurCore系列用于对安全性能要求比较高的场景
11、ARM的工作模式(面试重点
ARM处理器在面对不同的情境下需要进入不同的工作模式进行对应模式下的处理
ARM 有7种基本工作模式:
User : 非特权模式大部分任务执行在这种模式
FIQ : 当一个高优先级fast) 中断产生时将会进入这种模式
IRQ : 当一个低优先级normal) 中断产生时将会进入这种模式
Supervisor :当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式
Abort : 当存取异常时将会进入这种模式
Undef : 当执行未定义指令时会进入这种模式
System : 使用和User模式相同寄存器集的特权模式 Cortex-A特有模式
Monitor : 是为了安全而扩展出的用于执行安全监控代码的模式 也是一种特权模式
HYP虚拟化模式当一个硬件上运行两种OS内核时进入这种模式 12、寄存器概念
寄存器是集成在CPU内部的存储组织CPU访问寄存器数据的时候只需要根据寄存器的编号就可以访问到寄存器的数值。访问寄存器的速度块。但是寄存器存在数量限制保存的数据量也很少 13、ARM v7架构下的寄存器组织 ARM 有37个32-Bits长的寄存器 1 个用作PC( program counter)
1个用作CPSR(current program status register)
5个用作SPSR(saved program status registers)
30 个通用寄存器 Cortex体系结构下有40个32-Bits长的寄存器 Cortex-A多出3个寄存器 Monitor 模式 r13_mon , r14_mon, spsr_mon
当前处理器的模式决定着哪组寄存器可操作. 任何模式都可以存取 相应的r0-r12子集 相应的 r13 (the stack pointer, sp) and r14 (the link register, lr) 相应的 r15 ( the program counter, pc) 相应的CPSR(current program status register, cpsr) 特权模式 (除system模式) 还可以存取 相应的 spsr (saved program status register) 每一个寄存器大小都是32位
14、ARMV8架构寄存器组织
15、ARMV7架构下一些具有特定功能的寄存器
R13寄存器the stack pointer, sp
R13寄存器又叫SP栈指针寄存器这个寄存器内部保存栈顶的地址 一般在内存中分出一部分内存当作栈来使用SP寄存器时钟保存栈顶空间的地址 栈一般存放一些临时数据也可以用于保护现场 r15寄存器the program counter, pc
R15寄存器又被称为PC寄存器程序计数器 这个寄存器始终保存马上要进行取址的指令的地址当一条指令执行结束之后PC寄存器的数值会自动向下4 另外在特定情况下可以手动修改PC的值进行程序的跳转 R14寄存器the link register, lr
R14寄存器又被称为链接寄存器当程序在实现跳转的时候,LR寄存器中保存当前跳转指令下一条指令的地址。方便 实现程序的返回 程序的跳转实现 PC-》跳转之后指令的地址 程序的返回 PCLR 16、CPSR寄存器(current program status register, cpsr)
CPSR程序状态寄存器 这个寄存器中保存当前程序的运行状态比如工作模式等信息 SPSR:saved program status register SPSR寄存器可以用于保存程序某一时刻的状态 比如当发生异常之后处理器的工作模式要切换到对应的异常模式去处理异常这样CPSR的数值会发生对应的改变 在处理完异常结束后我们需要将CPSR的值修改为没有发送异常之前的状态这个时候就可以将SPSR保存的异常发送之前的状态赋值给CPSR 17、ARM的流水线工作
1、 一条指令的执行过程
取址CPU将PC寄存器中保持的指令地址通过地址总线传输给存储器存储器将PC对应的指令通过数据总线传输给CPU。CPU将指令保存在IR指令暂存寄存器寄存器中
译码IR寄存器的指令交给译码器对指令进行译码
执行译码器对指令译码之后由运算器对译码之后的指令进行运算
2、 ARM三级流水线
当一条指令在被取址是译码模块和执行模块处于空闲状态这样这两个模块相当于没有得到充分利用。为了充分利用资源,ARM引入了流水线工作增加了指令的处理速度
