智能儀器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　智能儀器課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目：綜述四大類智能器件的原理、特點(diǎn)、技術(shù)指</p><p>　　標(biāo)及應(yīng)用方向，說(shuō)明不同智能器件的選用</p><p><b>　　依據(jù)。</b></p><p><b>　　目 錄</b></

2、p><p>　　第1章 FPGA1</p><p>　　1.1 FPGA的簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2 FPGA的工作原理1</p><p>　　1.3 FPGA的配置模式2</p><p>　　1.4 FPGA的應(yīng)用3</p><p><b>　　第2章 DSP5<

3、;/b></p><p>　　2.1 DSP微處理器5</p><p>　　2.2 DSP的應(yīng)用5</p><p><b>　　第3章 MCU7</b></p><p><b>　　第4章 ARM8</b></p><p>　　4.1 ARM的簡(jiǎn)介8</

4、p><p>　　4.2 ARM的原理與特性8</p><p><b>　　FPGA</b></p><p><b>　　FPGA的簡(jiǎn)介</b></p><p>　　FPGA是英文Field－Programmable Gate Array的縮寫(xiě)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程

5、器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。</p><p>　　目前以硬件描述語(yǔ)言（Verilog 或 VHDL）所完成的電路設(shè)計(jì)，可以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的綜合與布局，快速的燒錄至 FPGA 上進(jìn)行測(cè)試，是現(xiàn)代 IC 設(shè)計(jì)驗(yàn)證的技術(shù)主流。這些可編輯元件可以被用來(lái)實(shí)現(xiàn)一些基本的邏輯門(mén)電路（比如AND、OR、XOR、NOT

6、）或者更復(fù)雜一些的組合功能比如解碼器或數(shù)學(xué)方程式。在大多數(shù)的FPGA里面，這些可編輯的元件里也包含記憶元件例如觸發(fā)器（Flip－flop）或者其他更加完整的記憶塊。</p><p>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)師可以根據(jù)需要通過(guò)可編輯的連接把FPGA內(nèi)部的邏輯塊連接起來(lái)，就好像一個(gè)電路試驗(yàn)板被放在了一個(gè)芯片里。一個(gè)出廠后的成品FPGA的邏輯塊和連接可以按照設(shè)計(jì)者而改變，所以FPGA可以完成所需要的邏輯功能。 </p>

7、<p>　　FPGA一般來(lái)說(shuō)比ASIC（專用集成芯片）的速度要慢，無(wú)法完成復(fù)雜的設(shè)計(jì)，而且消耗更多的電能。但是他們也有很多的優(yōu)點(diǎn)比如可以快速成品，可以被修改來(lái)改正程序中的錯(cuò)誤和更便宜的造價(jià)。廠商也可能會(huì)提供便宜的但是編輯能力差的FPGA。因?yàn)檫@些芯片有比較差的可編輯能力，所以這些設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)是在普通的FPGA上完成的，然后將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到一個(gè)類似于ASIC的芯片上。另外一種方法是用CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件備）。</p&

8、gt;<p><b>　　FPGA的工作原理</b></p><p>　　FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個(gè)概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸出輸入模塊IOB（Input Output Block）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個(gè)部分。FPGA的基本特點(diǎn)主要有： <

9、/p><p>　　1）采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。 </p><p>　　2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。 </p><p>　　3）FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。 </p><p>　　4）FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期最短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用最低、風(fēng)險(xiǎn)最小的器件之一。 &l

10、t;/p><p>　　5) FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。 </p><p>　　可以說(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的最佳選擇之一。 </p><p>　　FPGA是由存放在片內(nèi)RAM中的程序來(lái)設(shè)置其工作狀態(tài)的，因此，工作時(shí)需要對(duì)片內(nèi)的RAM進(jìn)行編程。用戶可以根據(jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。 <

11、/p><p>　　加電時(shí)，F(xiàn)PGA芯片將EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復(fù)成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復(fù)使用。FPGA的編程無(wú)須專用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當(dāng)需要修改FPGA功能時(shí)，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。<

12、;/p><p><b>　　FPGA的配置模式</b></p><p>　　FPGA有多種配置模式：并行主模式為一片F(xiàn)PGA加一片EPROM的方式；主從模式可以支持一片PROM編程多片F(xiàn)PGA；串行模式可以采用串行PROM編程FPGA；外設(shè)模式可以將FPGA作為微處理器的外設(shè)，由微處理器對(duì)其編程。</p><p>　　如何實(shí)現(xiàn)快速的時(shí)序收斂、降低功

13、耗和成本、優(yōu)化時(shí)鐘管理并降低FPGA與PCB并行設(shè)計(jì)的復(fù)雜性等問(wèn)題，一直是采用FPGA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。如今，隨著FPGA向更高密度、更大容量、更低功耗和集成更多IP的方向發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師在從這些優(yōu)異性能獲益的同時(shí)，不得不面對(duì)由于FPGA前所未有的性能和能力水平而帶來(lái)的新的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。 </p><p>　　例如，領(lǐng)先FPGA廠商Xilinx最近推出的Virtex-5系列采用65nm工藝，可提

14、供高達(dá)33萬(wàn)個(gè)邏輯單元、1,200個(gè)I/O和大量硬IP塊。超大容量和密度使復(fù)雜的布線變得更加不可預(yù)測(cè)，由此帶來(lái)更嚴(yán)重的時(shí)序收斂問(wèn)題。此外，針對(duì)不同應(yīng)用而集成的更多數(shù)量的邏輯功能、DSP、嵌入式處理和接口模塊，也讓時(shí)鐘管理和電壓分配問(wèn)題變得更加困難。 </p><p>　　幸運(yùn)地是，F(xiàn)PGA廠商、EDA工具供應(yīng)商正在通力合作解決65nm FPGA獨(dú)特的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。不久以前，Synplicity與Xilinx宣布成立超

15、大容量時(shí)序收斂聯(lián)合工作小組，旨在最大程度幫助地系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師以更快、更高效的方式應(yīng)用65nm FPGA器件。設(shè)計(jì)軟件供應(yīng)商Magma推出的綜合工具Blast FPGA能幫助建立優(yōu)化的布局，加快時(shí)序的收斂。</p><p>　　最近FPGA的配置方式已經(jīng)多元化！</p><p><b>　　FPGA的應(yīng)用</b></p><p>　　FPGA的應(yīng)

16、用可分為三個(gè)層面：電路設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)：１．電路設(shè)計(jì)中FPGA的應(yīng)用</p><p>　　連接邏輯，控制邏輯是FPGA早期發(fā)揮作用比較大的領(lǐng)域也是FPGA應(yīng)用的基石．事實(shí)上在電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用FPGA的難度還是比較大的這要求開(kāi)發(fā)者要具備相應(yīng)的硬件知識(shí)（電路知識(shí)）和軟件應(yīng)用能力（開(kāi)發(fā)工具）這方面的人才總是緊缺的，往往都從事新技術(shù)，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成功的產(chǎn)品將變成市場(chǎng)主流基礎(chǔ)產(chǎn)品供產(chǎn)品設(shè)計(jì)者應(yīng)用在不遠(yuǎn)的將來(lái)，通用和專

17、用IP的設(shè)計(jì)將成為一個(gè)熱門(mén)行業(yè)！搞電路設(shè)計(jì)的前提是必須要具備一定的硬件知識(shí)．在這個(gè)層面，干重于學(xué)，當(dāng)然，快速入門(mén)是很重要的，越好的位子越不等人電路開(kāi)發(fā)是黃金飯碗． </p><p><b>　?。玻a(chǎn)品設(shè)計(jì)</b></p><p>　　把相對(duì)成熟的技術(shù)應(yīng)用到某些特定領(lǐng)域如通訊，視頻，信息處理等等開(kāi)發(fā)出滿足行業(yè)需要并能被行業(yè)客戶接受的產(chǎn)品這方面主要是FPGA技術(shù)和專業(yè)技

18、術(shù)的結(jié)合問(wèn)題，另外還有就是與專業(yè)客戶的界面問(wèn)題產(chǎn)品設(shè)計(jì)還包括專業(yè)工具類產(chǎn)品及民用產(chǎn)品，前者重點(diǎn)在性能，后者對(duì)價(jià)格敏感產(chǎn)品設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能為主要目的，F(xiàn)PGA技術(shù)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)手段在這個(gè)領(lǐng)域，F(xiàn)PGA因?yàn)榫邆浣涌?，控制，功能IP，內(nèi)嵌CPU等特點(diǎn)有條件實(shí)現(xiàn)一個(gè)構(gòu)造簡(jiǎn)單，固化程度高，功能全面的系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)將是FPGA技術(shù)應(yīng)用最廣大的市場(chǎng)，具有極大的爆發(fā)性的需求空間產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)技術(shù)人員的要求比較高，路途也比較漫長(zhǎng)不過(guò)現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)正處在組建＂首發(fā)團(tuán)

19、隊(duì)＂的狀態(tài)，只要加入，前途光明產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一種職業(yè)發(fā)展方向定位，不是簡(jiǎn)單的愛(ài)好就能做到的！產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域會(huì)造就大量的企業(yè)和企業(yè)家，是一個(gè)近期的發(fā)展熱點(diǎn)和機(jī)遇</p><p><b>　　３．系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用</b></p><p>　　系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用是FPGA與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一種FPGA版的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)如用Xilinx　V-4, V-5系列的FPGA，實(shí)現(xiàn)內(nèi)嵌POWER

20、　PC　CPU, 然后再配合各種外圍功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本環(huán)境，在這個(gè)平臺(tái)上跑LINIX等系統(tǒng)這個(gè)系統(tǒng)也就支持各種標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)和功能接口（如圖象接口）了這對(duì)于快速構(gòu)成FPGA大型系統(tǒng)來(lái)講是很有幫助的。這種＂山寨＂味很濃的系統(tǒng)早期優(yōu)勢(shì)不一定很明顯，類似ARM系統(tǒng)的境況但若能慢慢發(fā)揮出FPGA的優(yōu)勢(shì)，逐漸實(shí)現(xiàn)一些特色系統(tǒng)也是一種發(fā)展方向。若在系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用中，開(kāi)發(fā)人員不具備系統(tǒng)的擴(kuò)充開(kāi)發(fā)能力，只是搞搞編程是沒(méi)什么意義的，當(dāng)然設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)是另一種情

21、況，搞系統(tǒng)級(jí)應(yīng)用看似起點(diǎn)高，但不具備深層開(kāi)發(fā)能力，很可能會(huì)變成愛(ài)好者，就如很多人會(huì)做網(wǎng)頁(yè)但不能稱做會(huì)編程類似以上是幾點(diǎn)個(gè)人開(kāi)發(fā)，希望能幫助想學(xué)FPGA但很茫然無(wú)措的人理一理思路。這是一個(gè)不錯(cuò)的行業(yè)，有很好的個(gè)人成功機(jī)會(huì)。但也肯定是一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)很激烈的行業(yè)，關(guān)鍵看的就是速度和深度當(dāng)然還有市場(chǎng)適應(yīng)能力。</p><p><b>　　DSP</b></p><p><b&

22、gt;　　DSP微處理器</b></p><p>　　DSP（digital signal processor）是一種獨(dú)特的微處理器，是以數(shù)字信號(hào)來(lái)處理大量信息的器件。其工作原理是接收模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換為0或1的數(shù)字信號(hào)，再對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行修改、刪除、強(qiáng)化，并在其他系統(tǒng)芯片中把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)解譯回模擬數(shù)據(jù)或?qū)嶋H環(huán)境格式。它不僅具有可編程性，而且其實(shí)時(shí)運(yùn)行速度可達(dá)每秒數(shù)以千萬(wàn)條復(fù)雜指令程序，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)通用微處理器，是

23、數(shù)字化電子世界中日益重要的電腦芯片。它的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力和高運(yùn)行速度，是最值得稱道的兩大特色。 </p><p>　　DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器，是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的要求，DSP芯片一般具有如下主要特點(diǎn)： </p><p>　?。?）在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法； </p&g

24、t;<p>　?。?）程序和數(shù)據(jù)空間分開(kāi)，可以同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)； </p><p>　　（3）片內(nèi)具有快速RAM，通常可通過(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問(wèn)； </p><p>　?。?）具有低開(kāi)銷(xiāo)或無(wú)開(kāi)銷(xiāo)循環(huán)及跳轉(zhuǎn)的硬件支持； </p><p>　?。?）快速的中斷處理和硬件I/O支持； </p><p>　?。?）具有在單周

25、期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； </p><p>　?。?）可以并行執(zhí)行多個(gè)操作； </p><p>　?。?）支持流水線操作，使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行。 </p><p>　　當(dāng)然，與通用微處理器相比，DSP芯片的其他通用功能相對(duì)較弱些。</p><p><b>　　DSP的應(yīng)用</b></p>

26、<p>　　DSP應(yīng)用的快速發(fā)展為數(shù)字信息產(chǎn)品帶來(lái)廣闊的發(fā)展空間，并將支持通信、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品的數(shù)字化融合。在無(wú)線領(lǐng)域，DSP遍及無(wú)線交換設(shè)備、基站、手持終端和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，并涵蓋從骨干基礎(chǔ)設(shè)施到寬帶入戶的設(shè)備，包括VoIP網(wǎng)關(guān)和IP電話、DSL和Cable Modem等。面向群體應(yīng)用，DSP在媒體網(wǎng)關(guān)、視頻監(jiān)控、專業(yè)音響、數(shù)字廣播、激光打印等應(yīng)用中表現(xiàn)出色；面向個(gè)人應(yīng)用，DSP在便攜式數(shù)字音頻和影像播放器、指紋識(shí)別和

27、語(yǔ)音識(shí)別等應(yīng)用中表現(xiàn)不俗；針對(duì)嵌入式數(shù)字控制應(yīng)用，DSP極大地滿足了工業(yè)界的需求，如數(shù)字變頻電力電源設(shè)備、工業(yè)縫紉機(jī)等；DSP也極大地滿足了消費(fèi)電子的需求，如空調(diào)、冰箱、洗衣機(jī)等。</p><p>　　語(yǔ)音處理：語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)、語(yǔ)音郵件、語(yǔ)音儲(chǔ)存等。</p><p>　　圖像/圖形：二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像識(shí)別、動(dòng)畫(huà)、機(jī)器人視覺(jué)、多媒體、電子地圖、圖

28、像增強(qiáng)等。</p><p>　　軍事；保密通信、雷達(dá)處理、聲吶處理、導(dǎo)航、全球定位、跳頻電臺(tái)、搜索和反搜索等。</p><p>　　儀器儀表：頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、數(shù)據(jù)采集、地震處理等。</p><p>　　自動(dòng)控制：控制、深空作業(yè)、自動(dòng)駕駛、機(jī)器人控制、磁盤(pán)控制等。</p><p>　　醫(yī)療：助聽(tīng)、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)、心電圖等。&l

29、t;/p><p>　　家用電器：數(shù)字音響、數(shù)字電視、可視電話、音樂(lè)合成、音調(diào)控制、玩具與游戲等。</p><p>　　CT：計(jì)算機(jī)X射線斷層攝影裝置。（其中發(fā)明頭顱CT英國(guó)EMI公司的豪斯菲爾德獲諾貝爾獎(jiǎng)。）</p><p><b>　　MCU</b></p><p>　　MCU(Micro Control Unit)中文名

30、稱為微控制單元，又稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer)或者單片機(jī)，是指隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時(shí)數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。</p><p>　　MCU按其存儲(chǔ)器類型可分為MASK(掩模)ROM、OTP(一次性可編程)ROM、FLASHROM等類型。MASKROM的MCU價(jià)

31、格便宜，但程序在出廠時(shí)已經(jīng)固化，適合程序固定不變的應(yīng)用場(chǎng)合；FALSHROM的MCU程序可以反復(fù)擦寫(xiě)，靈活性很強(qiáng)，但價(jià)格較高，適合對(duì)價(jià)格不敏感的應(yīng)用場(chǎng)合或做開(kāi)發(fā)用途；OTPROM的MCU價(jià)格介于前兩者之間，同時(shí)又擁有一次性可編程能力，適合既要求一定靈活性，又要求低成本的應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是功能不斷翻新、需要迅速量產(chǎn)的電子產(chǎn)品。 </p><p>　　由于制程的改進(jìn)，8位MCU與4位MCU價(jià)差相去無(wú)幾，8位已漸成為市場(chǎng)

32、主流；目前4位MCU大部份應(yīng)用在計(jì)算器、車(chē)用儀表、車(chē)用防盜裝置、呼叫器、無(wú)線電話、CD播放器、LED驅(qū)動(dòng)控制器、LCD游戲機(jī)、兒童玩具、磅秤、充電器、胎壓計(jì)、溫濕度計(jì)、遙控器及傻瓜相機(jī)等；8位MCU大部份應(yīng)用在電表、馬達(dá)控制器、電動(dòng)玩具機(jī)、變頻式冷氣機(jī)、呼叫器、傳真機(jī)、來(lái)電辨識(shí)器（CallerID）、電話錄音機(jī)、CRT顯示器、鍵盤(pán)及USB等；16位MCU大部份應(yīng)用在行動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)及攝錄放影機(jī)等；32位MCU大部份應(yīng)用在Modem、G

33、PS、PDA、HPC、STB、Hub、Bridge、Router、工作站、ISDN電話、激光打印機(jī)與彩色傳真機(jī)；64位MCU大部份應(yīng)用在高階工作站、多媒體互動(dòng)系統(tǒng)、高級(jí)電視游樂(lè)器（如SEGA的Dreamcast及Nintendo的GameBoy）及高級(jí)終端機(jī)等。</p><p>　　多元處理單元 (MCU)</p><p>　　MCU是視頻會(huì)議系統(tǒng)的核心部分，為用戶提供群組會(huì)議、多組會(huì)議的

34、連接服務(wù)。目前主流廠商的MCU一般可以提供單機(jī)多達(dá)32個(gè)用戶的接入服務(wù)，并且可以進(jìn)行級(jí)聯(lián)，可以基本滿足用戶的使用要求。MCU的使用和管理不應(yīng)該太復(fù)雜，要使客戶方技術(shù)部甚至行政部的一般員工能夠操作。</p><p><b>　　ARM</b></p><p><b>　　ARM的簡(jiǎn)介</b></p><p>　　ARM 即A

35、dvanced RISC Machines的縮寫(xiě),既可以認(rèn)為是一個(gè)公司的名字，也可以認(rèn)為是對(duì)一類微處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)的名字。</p><p>　　ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì)，但也配備16位指令集。一般來(lái)講存儲(chǔ)器比等價(jià)32位代碼節(jié)省達(dá)35％，然而保留了32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)。ARM的Jazelle技術(shù)使Java加速得到比基于軟件的Java虛擬機(jī)(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗

36、降低80％。CPU功能上增加DSP指令集提供增強(qiáng)的16位和32位算術(shù)運(yùn)算能力，提高了性能和靈活性。ARM還提供兩個(gè)前沿特性來(lái)輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調(diào)試，它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核(ETMS)系列。</p><p><b>　　ARM的原理與特性</b></p><p>　　ARM處理器的三大特點(diǎn)是：耗電少功能強(qiáng)、16位/32位雙指令集

37、和眾多合作伙伴。</p><p>　　ARM架構(gòu)包含了下述RISC特性：</p><p>　　讀?。瘍?chǔ)存 架構(gòu)不支援地址不對(duì)齊內(nèi)存存?。ˋRMv6內(nèi)核現(xiàn)已支援）正交指令集（任意存取指令可以任意的尋址方式存取數(shù)據(jù)Orthogonal instruction set）大量的16 × 32-bit 寄存器陣列（register file）固定的32 bits 操作碼（opcode）長(zhǎng)度

38、，降低編碼數(shù)量所產(chǎn)生的耗費(fèi)，減輕解碼和流水線化的負(fù)擔(dān)。大多均為一個(gè)CPU周期執(zhí)行。為了補(bǔ)強(qiáng)這種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方式，相較于同時(shí)期的處理器如Intel 80286和Motorola 68020，還多加了一些特殊設(shè)計(jì)：</p><p>　　大部分指令可以條件式地執(zhí)行，降低在分支時(shí)產(chǎn)生的負(fù)重，彌補(bǔ)分支預(yù)測(cè)器（branch predictor）的不足。算數(shù)指令只會(huì)在要求時(shí)更改條件編碼（condition code）32-bit

39、筒型位移器（barrel shifter）可用來(lái)執(zhí)行大部分的算數(shù)指令和尋址計(jì)算而不會(huì)損失效能強(qiáng)大的索引尋址模式（addressing mode）精簡(jiǎn)但快速的雙優(yōu)先級(jí)中斷子系統(tǒng)，具有可切換的暫存器組有個(gè)附加在ARM設(shè)計(jì)中好玩的東西，就是使用一個(gè)4-bit&nbsp;條件編碼&nbsp;在每個(gè)指令前頭，表示每支指令的執(zhí)行是否為有條件式的</p><p>　　這大大的減低了在內(nèi)存存取指令時(shí)用到的編碼位，

40、換句話說(shuō)，它避免在對(duì)小型敘述如if做分支指令。</p><p>　　ARM處理器還有一些在其他RISC的架構(gòu)所不常見(jiàn)到的特色，例如PC-相對(duì)尋址（的確在ARM上PC為16個(gè)暫存器的其中一個(gè)）以及 前遞加或后遞加的尋址模式。</p><p>　　另外一些注意事項(xiàng)是 ARM 處理器會(huì)隨著時(shí)間，不斷地增加它的指令集。某些早期的 ARM 處理器（比ARM7TDMI更早），譬如可能并未具備指令可以讀

41、取兩 Bytes 的數(shù)量，因此，嚴(yán)格來(lái)講，對(duì)這些處理器產(chǎn)生程式碼時(shí)，就不可能處理如 C 語(yǔ)言物件中使用 "volatile short" 的資料型態(tài)。</p><p>　　ARM7 和大多數(shù)較早的設(shè)計(jì)具備三階段的流水線化（Pipeline）：提取指令、解碼，并執(zhí)行。較高效能的設(shè)計(jì)，如 ARM9，則有五階段的流水線化。提高效能的額外方式，包含一顆較快的加法器，和更廣的分支預(yù)測(cè)邏輯線路。</

42、p><p>　　這個(gè)架構(gòu)使用“協(xié)處理器”提供一種非侵入式的方法來(lái)延伸指令集，可透過(guò)軟件下 MCR、MRC、MRRC和MCRR 等指令來(lái)對(duì)協(xié)處理器尋址。協(xié)處理器空間邏輯上通常分成16個(gè)協(xié)處理器，編號(hào)分別從 0 至 15 ，而第15號(hào)協(xié)處理器（CP15）是保留用作某些常用的控制功能，像是使用高速緩存和記憶管理單元運(yùn)算（若包含于處理器時(shí)）。</p><p>　　在ARM 架構(gòu)的機(jī)器中，周邊裝置連接處

43、理器的方式，通常透過(guò)將裝置的實(shí)體暫存器對(duì)應(yīng)到 ARM 的內(nèi)存空間、協(xié)處理器空間，或是連接到另外依序接上處理器的裝置（如總線）。協(xié)處理器的存取延遲較低，所以有些周邊裝置（例如&nbsp;XScale&nbsp;中斷控制器）會(huì)設(shè)計(jì)成可透過(guò)不同方式存取（透過(guò)內(nèi)存和協(xié)處理器）。</p><p>　　僅“同等學(xué)歷”的同學(xué)需要寫(xiě)這個(gè)。什么是“同等學(xué)歷”？我也不懂。</p><p>　　

44、千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。不要在此行和下頁(yè)的注釋之間填寫(xiě)任何內(nèi)容</p><p>　　下面的內(nèi)容是參考文獻(xiàn)，通過(guò)“插入”“引用”“腳注和尾注”，插入尾注到“文檔結(jié)尾”后，word會(huì)自動(dòng)生成序號(hào)。雙擊序號(hào)能自動(dòng)定位。移動(dòng)引用位置會(huì)自動(dòng)重新編號(hào)。還可以插入“交叉引用”，實(shí)現(xiàn)對(duì)一篇文獻(xiàn)的多次引用。</p><p>　　因?yàn)楸救四芰λ?，不能將其自?dòng)放入前面的“參考文獻(xiàn)”章節(jié)內(nèi)，也