LV08-01-ARM体系-01-ARM处理器与指令集简介
本文主要是ARM基础知识——处理器与指令集简介相关笔记，若笔记中有错误或者不合适的地方，欢迎批评指正😃。
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| linux内核 | linux-4.15(NXP官方提供) |
| STM32开发板 | 正点原子战舰V3(STM32F103ZET6) |
| Keil(MDK) | Keil uVision V4.54.0.0 |
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一、ARM处理器概述
1. ARM产品系列
- 早期的经典处理器
包括了ARM7、ARM9、ARM11家族。
Cortex-A系列
针对开放式操作系统的高性能处理器，应用于智能手机、数字电视、智能本等高端运用。例如Cortex-A5、
Cortex-A8、Cortex-A9 、Cortex-A15、Cortex-A53。
Cortex-R系列针对实时系统、满足实时性的控制需求，主要应于汽车制动系统、动力系统等方面。例如，
Cortex-R4、Cortex-R5、Cortex-R7。Cortex-M系列这系列的芯片为单片机驱动的系统提供了低成本优化方案，主要应用于传统的微控制器市场、智能传感器、汽车周边等方面。例如，
Cortex-M0、Cortex-M1、Cortex-M3、Cortex-M4、Cortex-M7。
2. RISC和CISC
RISC处理器
只保留常用的的简单指令，硬件结构简单，复杂操作一般通过简单指令的组合实现，一般指令长度固定，且多为单周期指令。这种处理器在功耗、体积、价格等方面有很大优势，所以在嵌入式移动终端领域应用极为广泛。
CISC处理器
该种处理器不仅包含了常用指令，还包含了很多不常用的特殊指令，硬件结构复杂，指令条数较多，一般指令长度和周期都不固定。CISC处理器在性能上有很大优势，多用于PC及服务器等领域。
SOC
System on Chip，即片上系统，将一个系统中所需要的全部部件集成在一个芯片中，它在体积、功耗、价格上有很大优势。
二、ARM指令集概述
1. 指令
能够指示处理器执行某种运算的命令称为指令（如加、减等）。指令在内存中以机器码（二进制）的方式存在，每一条指令都对应一条汇编，我们所写的程序其实就是指令的有序集合。
2. 指令集
处理器能识别的指令的集合称为指令集。不同架构的处理器指令集不同，指令集是处理器对开发者提供的接口。
3. ARM指令集
大多数ARM处理器都支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。
ARM指令集
所有指令（机器码）都占用32bit存储空间，它的代码灵活度高、简化了解码复杂度，执行ARM指令集时PC（程序计数器）值每次自增4。ARM指令集大概分为六种：
| 数据处理指令 | 进行数学运算、逻辑运算 |
| 跳转指令 | 实现程序的跳转，本质就是修改了PC寄存器 |
| Load/Store指令 | 访问（读写）内存 |
| 状态寄存器传送指令 | 用于访问（读写）CPSR寄存器 |
| 软中断指令 | 触发软中断 |
| 协处理器指令 | 操作协处理器的指令 |
其中前三种是通用指令，也就是所有的处理器都有的指令，在C语言中都有相应的语句可以被编译成对应的指令，后三种是ARM专用指令，在C语言中没有相应的语句，所以不会有哪条C语言语句会被编译成后边三种指令。
Thumb指令集
所有指令（机器码）都占用16bit存储空间，代码密度高、节省存储空间，执行Thumb指令集时PC值每次自增2。
4. 机器码与汇编
4.1 机器码
机器码（二进制）是处理器能直接识别的语言，不同的机器码代表不同的运算指令，处理器能够识别哪些机器码是由处理器的硬件设计所决定的，不同的处理器机器码不同，所以机器码不可移植。
4.2 汇编语言
汇编语言是机器码的符号化，即汇编就是用一个符号来代替一条机器码，所以不同的处理器汇编也不一样，即汇编语言也不可移植。
4.3 C语言
C语言在编译时我们可以使用不同的编译器将C源码编译成不同架构处理器的汇编，C语言是可以移植的。