ARM體系結(jié)構(gòu)之：ARM體系結(jié)構(gòu)的特點

2.1 ARM體系結(jié)構(gòu)的特點

ARM內(nèi)核采用精簡指令集結(jié)構(gòu)（RISC，Reduced Instruction Set Computer）體系結(jié)構(gòu)。RISC技術產(chǎn)生于上世紀70年代。其目標是設計出一套能在高時鐘頻率下單周期執(zhí)行、簡單而有效的指令集，RISC的設計重點在于降低硬件執(zhí)行指令的復雜度，這是因為軟件比硬件容易提供更大的靈活性和更高的智能。與其相對的傳統(tǒng)復雜指令級計算機（CISC）則更側(cè)重于硬件執(zhí)行指令的功能性，使CISC指令變得更復雜。

RISC的設計思想主要有以下特性。

· Load/Store體系結(jié)構(gòu)。

Load/Store體系結(jié)構(gòu)也稱為寄存器/寄存器體系結(jié)構(gòu)或者RR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在這類機器中，操作數(shù)和運算結(jié)果不是通過主存儲器直接取回而是借用大量標量和矢量寄存器來取回的。與RR體系結(jié)構(gòu)相反，還有一種存儲器/存儲器體系結(jié)構(gòu)，在這種體系結(jié)構(gòu)中，源操作數(shù)的中間值和最后的運算結(jié)果是直接從主存儲器中取回的。這類機器的縮寫符號是SS體系結(jié)構(gòu)。

· 固定長度指令。

固定長度指令使得機器譯碼變得比較容易。由于指令簡單，需要更多的指令來完成相同的工作，但是隨著存儲器存取速度的提高，處理器可以更快地執(zhí)行較大代碼段（即大量指令）。

· 硬聯(lián)控制。

RISC機以硬聯(lián)控制指令為特點，而CISC的微代碼指令則相反。使用CISC（常常是可變長度的）指令集時處理器的語義效率最大，而簡單指令往往容易被機器翻譯。像CISC那樣通過執(zhí)行較少指令來完成工作未必省時，因為還要包括微代碼譯碼所需要的時間。因此，由硬件實現(xiàn)指令在執(zhí)行時間方面提供了更好的平衡。除此之外，還節(jié)省了芯片上用于存儲微代碼的空間并且消除了翻譯微代碼所需的時間。

· 流水線。

指令的處理過程被拆分為幾個更小的、能夠被流水線并行執(zhí)行的單元。在理想情況下，流水線每周期前進一步，可獲得更高的吞吐率。

· 寄存器。

RICS處理器擁有更多的通用寄存器，每個寄存器都可存放數(shù)據(jù)或地址。寄存器可為所有的數(shù)據(jù)操作提供快速的局部存儲訪問。

表2.1總結(jié)了RISC和CISC之間主要的區(qū)別。

表2.1 RISC和CISC之間主要的區(qū)別