ARM Introduction

分類：

  • ARM-Cortex A : 行動計算 (A for Application)
  • ARM-Cortex M : 工業控制 (M for Microcontroller)
  • ARM-Cortex R : real-time (R for Real-time)

其他常見的縮寫：

  • e : EABI
  • l : little endian
  • hf : hard float point
  • vfp : vector float point
  • fp : hf 以前的名字

Float Point

三種模式：

  • soft
    • 所有浮點數運算由軟體實作，效率不高
    • 與其他兩者相容
  • softfp
    • 浮點數運算交給 FPU 處理，用整數暫存器傳遞
    • 和 hard 不相容
  • hard
    • 浮點數運算交給 FPU 處理，用浮點暫存器傳遞
    • 和 softfp 不相容

預設狀況下 “armel” 會使用 softfp， 把 hard 模式的 armel 視為另一個 ABI， 稱為 “armhf”

softfp 模式下會不斷有整數和浮點數之間的轉換， 而使用 hard 模式時大約可以節省 20 個 CPU cycles， 使的某些程式可以獲得 20 ~ 25 % 的效能提升， 對於大量使用浮點數運算的程式有人甚至獲得了 300 % 的提升。

GCC 參數: -mfloat-abi=hard -mfpu=vfp

Thumb

Thumb

ARM 有兩套指令集， 一套是 ARM， 另一套是 Thumb。

Thumb 的目地是要增加 code 的密度， Thumb instruction set 實作的是 ARM instruction set 的子集， 指令用了 16 bits， 藉由限制一些能力來換取空間。

(本來可以放 32 條 32 bits 的 ARM 指令換成放 Thumb 就可以放 64 條)

Thumb 沒有 coprocessor 指令、Semaphore 指令、CPSR 和 SPSR 相關的指令、乘加指令、64 位元乘法指令， 指令的第二個 operand 受到限制， 只有 branch 指令可以跳 address， 採用的是 relative jump， 可以跳到的範圍有限制。

Thumb 和 ARM 在組語上是相同的， 但是 compile 後會產生初步同的資料， 所以「Thumb 是一套 16 bits 的指令集，為 ARM 指令集的子集，可以在 32 bits 的 ARM 指令集找到對應」， Thumb mode 和 ARM mode 兩個不能同時運作， 選好後處理器就會依照指定的模式運作， 如果是 Thumb mode 的話會進行解壓縮， 轉換成 ARM 指令來執行。

Thumb2

Thumb2 在原本單純的 16 bits Thumb 指令集加入了一些 32 bits 的指令， 也加入了 IT (If Then) 指令 (對於 ARM 指令集來說，IT 指令不會產生任何 code)。