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一、ARM处理器简介及RISC特点

ARM处理器简介

ARM（Advanced RISC Machines）是一个32位RISC（精简指令集）处理器架构，ARM处理器则是ARM架构下的微处理器。ARM处理器广泛的使用在许多嵌入式系统。ARM处理器的特点有指令长度固定，执行效率高，低成本等。

RISC设计主要特点

1、指令集——RISC减少了指令集的种类，通常一个周期一条指令，采用固定长度的指令格式，编译器或程序员通过几条指令完成一个复杂的操作。而CISC指令集的指令长度通常不固定。

2、流水线——RISC采用单周期指令，且指令长度固定，便于流水线操作执行。

3、寄存器——RISC的处理器拥有更多的通用寄存器，寄存器操作较多。例如ARM处理器具有37个寄存器。

4、Load/Store结构——使用加载/存储指令批量从内存中读写数据，提高数据的传输效率。

5、寻址方式简化，指令长度固定，指令格式和寻址方式种类减少。

二、ARM指令集特点

ARM处理器是基于RISC的，但不是纯粹的RISC体系结构。为了使ARM处理器能够更好的满足嵌入式系统的需要，ARM指令集和单纯的RISC指令集有以下几点不同：

1、一些特定的指令周期数可变。例如多寄存器装载或存储的Load/Store指令执行周期就是不确定的，这个会根据相关的寄存器个数而定。如果是访问连续的内存地址，就可以改善性能，因为连续的内存访问比随机访问要快。根据这个特点，由于在函数的起始和结尾通常会有多个寄存器与内存进行数据交换的操作，因此相应操作的指令条数会减少，提高了代码的密度。

2、内嵌的桶形移位寄存器产生了更复杂的指令。桶形移位寄存器是一个硬件部件，在一个寄存器被一条指令使用之前，桶形移位寄存器可以处理这个寄存器中的数据。桶形移位寄存器扩展了许多指令的功能，以此改善内核的性能，提高代码密度。

3、Thumb16位指令集。ARM处理器有两种工作状态，一种是ARM状态，一种是Thumb状态。ARM状态下指令长度为32位，Thumb状态下指令长度为16位。这种特点使得ARM既能执行16位指令，又能执行32位指令，从而增强了ARM内核的功能。

4、条件执行。只有当某个特定条件满足时指令才会被执行。这个特性可以减少分支指令的数目，从而改善性能，提高代码密度。

5、增强指令。一些功能强大的数字信号处理器（DSP）指令被加入到标准的ARM指令中，以支持快速的16*16乘法操作及饱和运算。AR