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ARM7與ARM9的區(qū)別及ARM體系結構
（作者未知） 2010/12/9
一、 ARM7與ARM9的區(qū)別
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(zhí)行周期實現(xiàn)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。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(zhí)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。
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(zhí)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(shù)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(zhí)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(shù)據(jù)存儲器接口，允許處理器同時進行取指和讀寫數(shù)據(jù)。這叫作改進型哈佛結構。而ARM7只有數(shù)據(jù)存儲器接口，它同時用來取指令和數(shù)據(jù)訪問。
(2)5級流水線引入了獨立的存儲器和寫回流水線，分別用來訪問存儲器和將結果寫回寄存器。
以上兩點實現(xiàn)了一個周期完成loads指令和stores指令。
2．2 互鎖(interlocks)技術
當指令需要的數(shù)據(jù)因為以前的指令沒有執(zhí)行完而沒有準備好就會產生管道互鎖。當管道互鎖發(fā)生時，硬件會停止這個指令的執(zhí)行，直到數(shù)據(jù)準備好為止。雖然這種技術會增加代碼執(zhí)行時間，但是為初期的設計者提供了巨大的方便。編譯器以及匯編程序員可以通過重新設計代碼的順序或者其他方法來減少管道互鎖的數(shù)量。
2．3 分枝指令
ARM9和ARM7的分枝指令周期是相同的。而且ARM9TDMI和ARM9E-S并沒有對分枝指令進行預測處理。
3 其它區(qū)別
ARM7內核是0.9MIPS/MHz的三級流水線和馮•諾伊曼結構;
ARM9內核是5級流水線,提供1.1MIPS/MHz的哈佛結構。
arm7沒有mmu,arm720T是MMU的;
arm9是有mmu的,arm940T只有Memory protection unit.不是一個完整的MMU。
ARM7TDMI提供了非常好的性能－功耗比。它包含了THUMB指令集快速乘法指令和ICE調試技術的內核。
ARM9的時鐘頻率比ARM7更高,采用哈佛結構區(qū)分了數(shù)據(jù)總線和指令總線。
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