arm cpu工作原理(扫盲贴ARMCPU)

arm cpu工作原理(扫盲贴ARMCPU)(1)

ARM公司标志

  ARM(Advanced RISC Machine):高级精简指令集处理器。ARM既是一家公司的名字,也是该公司的处理器的名字。ARM公司主要通过卖芯片体系架构和指令集盈利,主要的收入来自于授权和版税。ARM处理器使用的是精简指令集,相对于电脑上用的x86架构处理器所使用的复杂指令集,精简指令集在低功耗方面做得十分出色,因此非常适合用于手机等便携式设备。而复杂指令集的优点在于其优异的性能。

  CPU(central processing unit):中文叫做中央处理单元,是一台计算机的运算和控制核心。CPU的内部又可以分为好多个单元,如算术逻辑单元(ALU)、通用寄存器组、系统状态寄存器、指令译码器等…其实即使我们不知道CPU的内部组成也不影响我们理解CPU的作用。它就好比人的大脑,我们一切的思想,动作都是由大脑控制的。CPU是计算机系统的重要组成部件。

  外设(Peripheral):外部设备,这是相对于CPU来说的,不属于CPU内部的部件,比如UART控制器、LCD控制器、DDR控制器、SPI、IIC收发器等…很早期的计算机系统中,CPU是一颗单独的芯片,UART控制器等外设也是独立的芯片,这些外设通过CPU的外部总线来和CPU挂接在一起。现在的外设和CPU都已经集成在一块芯片上了,这就是下面要说的SoC。外设的叫法是相对CPU来说的,而不是相对芯片封装来说的。所以在SoC中,各个外设虽然都在一颗芯片里面,也仍然叫做外设。

  SoC(System on Chip):中文叫做片上系统,近些年来频频进入大众的视野,尤其是每当我们要买手机时我们通常都会关心这款手机用的是哪款SoC。SoC是在CPU的基础上发展起来的,现在已经没有纯粹的CPU了,都已经往SoC方向发展了,即使是电脑的CPU本质上也已经是SoC了,只是我们保留了CPU的叫法。CPU往SoC方向发展是一个必然,要知道一个计算机系统光光有CPU是不够的,还需要挂接许多的外设,比如要想驱动液晶屏幕就需要LCD控制器。如果这些外设全都设计成单独的芯片而不是和CPU集成在一块芯片上,那我们手上的手机体积和功耗上恐怕要大许多倍。将CPU和外设集成为一颗SoC既方便了计算机硬件的设计,也减低了成本、体积和功耗。

arm cpu工作原理(扫盲贴ARMCPU)(2)

使用ARM核的SoC

  了解了CPU、外设、SoC的区别后,我们就能理解ARM公司卖的是什么了。ARM公司所出售的正是CPU的设计。各个SoC厂家买来ARM的授权后,就可以使用ARM的CPU设计蓝图,然后再加上自己的外设,有能力的公司甚至可以修改ARM的CPU内核,这样做出来的SoC就是各厂家自己的产品了。

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