ARM架構
精簡指令集處理器架構家族 / 維基百科,自由的 encyclopedia
ARM架構,過去稱作進階精簡指令集機器(英語:Advanced RISC Machine,更早稱作艾康精簡指令集機器,Acorn RISC Machine),是一個精簡指令集(RISC)處理器架構家族,其廣泛地使用在許多嵌入式系統設計。由於節能的特點,其在其他領域上也有很多作為。ARM處理器非常適用於流動通訊領域,符合其主要設計目標為低成本、高效能、低耗電的特性。另一方面,超級電腦消耗大量電能,ARM同樣被視作更高效的選擇[3]。安謀控股(ARM Holdings)開發此架構並授權其他公司使用,以供他們實現ARM的某一個架構,開發自主的系統單晶片和系統模組(system-on-module,SoC)。
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ARM標誌 | |
推出年份 | 1985年,39年前(1985) |
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設計公司 | ARM Holdings |
是否開放架構? | 專有 |
體系結構類型 | 暫存器-暫存器 |
字長/暫存器資料寬度 | 32位元或64位元 |
指令集架構設計策略 | RISC |
分支預測結構 | 條件代碼、比較和分支 |
推出年份 | 2011年 |
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最新架構版本 | ARMv9.0-A、ARMv9.1-A、ARMv9.2-A、ARMv9.3-A、ARMv9.4-A |
位元組序 | 可組態大小端序(預設小端序) |
指令編碼長度 | AArch64/A64、AArch32/A32:32位元 T32(Thumb-2):16或32位元 相容ARMv7用戶空間[1] |
擴展指令集 | Thumb-2、NEON、Jazelle、VFPv4-D16、VFPv4 |
通用暫存器 | 31個64位元整數暫存器[1] |
浮點暫存器 | 32個128位元暫存器[1],用於32位元和64位元標量浮點數或SIMD浮點數或整數;或密碼數值 |
最新架構版本 | ARMv8-R、ARMv8-M、ARMv7-A、ARMv7-R、ARMv7E-M、ARMv7-M、ARMv6-M |
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位元組序 | 可組態大小端序(預設小端序) 但Cortex-M不能在指令運行時調整 |
指令編碼長度 | 32位元 Thumb-2:16或32位元 |
擴展指令集 | Thumb-2、NEON、Jazelle、DSP、Saturated、FPv4-SP、FPv5 |
通用暫存器 | 15個32位元整數暫存器 R15是程式計數器(在較老的架構設計中為26位元定址) R14作為連結暫存器(link register) |
浮點暫存器 | 最多32個64位元暫存器[2],SIMD/標準浮點數(可選項) |
最新架構版本 | ARMv6、ARMv5、ARMv4T、ARMv3、ARMv2 |
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位元組序 | ARMv3開始為可組態大小端序(預設小端序) |
指令編碼長度 | 32位元 Thumb:16或32位元 |
擴展指令集 | Thumb、Jazelle |
通用暫存器 | 15個32位元整數暫存器 R15是程式計數器(在較老的架構設計中為26位元定址) R14作為連結暫存器(link register) |
ARM架構版本從ARMv3到ARMv7支援32位元空間和32位元算數運算,大部分架構的指令為定長32位元(Thumb)指令集支援變長的指令集,提供對32位元和16位元指令集的支援),而2011年發佈的ARMv8-A架構添加了對64位元空間和64位元算術運算的支援,同時也更新了32位元定長指令集[4]。
至2009年為止,ARM架構處理器佔市面上所有32位元嵌入式RISC處理器90%的比例[5],使它成為佔全世界最多數的32位元架構。ARM處理器可以在很多消費性電子產品上看到,從可攜式裝置(PDA、流動電話、多媒體播放器、掌上型電玩和計算機)到電腦週邊設備(硬碟、桌上型路由器),甚至在導彈的彈載電腦等軍用設施中都有他的存在。在此還有一些基於ARM設計的衍伸產品,重要產品還包括Marvell的XScale架構和德州儀器的OMAP系列。
2011年,ARM的客戶報告79億ARM處理器出貨量,佔有95%的智能電話、90%的硬碟機、40%的數碼電視和機上盒、15%的微控制器、和20%的移動電腦[6]。在2012年,微軟與ARM科技生產新的Surface平板電腦,AMD宣佈它將於2014年開始生產基於ARM核心的64位元伺服器晶片,[7]2016年,日本富士通公司宣佈「京」超級電腦的後繼機種將採用ARM架構[3],該超級電腦於2019年5月定名為「富岳」[8],2020年6月於TOP500奪冠[9][10][11]。