ARM9處理器與ARM7處理器比較
摘要：ARM處理器是世界上最流行的嵌入式處理器，廣泛應用于個人通信等嵌入式領域。ARM7處理器雖然功能強大，但是目前已經開始退出主流應用領域，代替它的是性能更加強大的ARM9系列處理器。介紹了ARM9處理器與ARM7處理器的不同之處，并且給出了ARM9的應用實例。關鍵詞：ARM9 ARM7 流水線 指令周期
ARM9系列處理器是英國ARM公司設計的主流嵌入式處理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。本文主要介紹它們與ARM7TDMI的結構以及性能比較。
以手機應用為例，2G手機只需提供語音及簡單的文字短信功能，而目前的2．5G和未來的3G手機除了提供這兩項功能外，還必須提供各種其他的應用功能。主要包括：(1)無線網絡設備：手機上網、電子郵件及其他定位服務等功能；(2)PDA功能：含有用戶操作系統(Windows CE、Symbian OS、Linux等)及其他功能；(3)高性能功能：音頻播放器、視頻電話、手機游戲等。在2．5G和3G的應用中ARM9已經全面替代了ARM7。因為ARM9的新特性能夠滿足各種新需求的同時減少產品研發時間并降低研發費用。
新一代的ARM9處理器，通過全新的設計，采用了更多的晶體管，能夠達到兩倍以上于ARM7處理器的處理能力。這種處理能力的提高是通過增加時鐘頻率和減少指令執行周期實現的。
1 時鐘頻率的提高
ARM7處理器采用3級流水線，而ARM9采用5級流水線，如圖1、2、3所示。增加的流水線設計提高了時鐘頻率和并行處理能力。5級流水線能夠將每一個指令處理分配到5個時鐘周期內，在每一個時鐘周期內同時有5個指令在執行。在同樣的加工工藝下，ARM9TDMI處理器的時鐘頻率是ARM7TDMI的1．8～2．2倍。
圖1、圖2和圖3
2 指令周期的改進
指令周期的改進對于處理器性能的提高有很大的幫助。性能提高的幅度依賴于代碼執行時指令的重疊，這實際上是程序本身的問題。對于采用最高級的語言，一般來說，性能的提高在30％左右。
2．1 loads 指令矛n stores指令
指令周期數的改進最明顯的是loads指令和stores指令。從ARM7到ARM9這兩條指令的執行時間減少了30％。指令周期的減少是由于ARM7和ARM9兩種處理器內的兩個基本的微處理結構不同所造成的。
(1)ARM9有獨立的指令和數據存儲器接口，允許處理器同時進行取指和讀寫數據。這叫作改進型哈佛結構。而ARM7只有數據存儲器接口，它同時用來取指令和數據訪問。
(2)5級流水線引入了獨立的存儲器和寫回流水線，
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