ARM的體系結構與編程系列博客——ARM體系變種

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ARM體系變種的簡介

有人會很奇怪一件事情,ARM居然會變種,不會是基因突變了吧,呵呵,其實ARM變種通俗一點來講呢,就是ARM突然具備了一種特定的功能!并非是基因突變哦!ARM是reboot好不好?

ARM體系變種

首先讓我們通過一個表格來看看ARM變種。了解ARM變種涉及到了什么!

現在讓我來為大家解釋一下這張圖:
* ARMv你就不用去管它了
* v后面對應的是ARM指令集的版本號
* 有x呢,表示排除某項功能

要說的是自版本4之后M變種就為標準功能了,不再列出了!

那么這個就是ARM/Thumb的命名格式啦!不要著急還不了解什么ARM體系變種,且聽我細細道來!

T變種

t變種的全名——Thumb指令集,可以說T變種是ARM的效率上質一般的飛躍,thumb指令集是ARM指令集的一個子集重新編碼而成的。它使ARM更加高效地進行運作。

ARM的指令長度為32位,而Thumb指令長度只有16位,對于一些冗余空余位的操作來講的話,在使用16位的基礎上,明顯比使用32位更加高效!

但是thumb自身也有一定的局限性:

  • 完成相同的操作時,Thumb指令通常情況下需要比ARM更多的指令。
  • Thumb指令集是不包含異常處理時的一些指令的

因此ARM是不能舍棄ARM的32位指令的!它與16位的Thumb指令配合才能更加有效率地執行

那么發展至今,Thumb有哪些版本呢?

  1. Thumb指令集版本1,這個適用在ARM體系版本4中
  2. Thumb指令集版本2,這個適用在ARM體系版本5中

M變種

我們通常稱之為長乘法指令,那么注意了:

上篇我們說到了長乘法操作與長乘加操作(乘法指令和乘加法指令的操作),現在就為大家解釋一下這兩個操作。

  • 長乘法操作:32位整數乘以32位整數,生成64位整數
  • 長乘加操作:32位整數乘以32位整數,加上32位整數,生成64位整數

它其實做版本3中正式引入,版本2的時候僅是有了這個思想的,然后在版本4以后,M變種就變成了系統中的標準部分。我們也不再說M變種了,因為我們在開發ARM過程中直接是使用相應的指令的!

E變種

我們將其定義為增強型DSP指令,針對于ARM的應用范圍越來越廣闊,那么為了滿足DSP算法,ARM就需要增強這個算法的處理性能。

那么它到底有了哪些的增強呢?

  • 增加了新的16位數據乘法與乘加操作指令
  • 實現飽和的帶符號數的加減法操作指令
  • 進行雙字數據操作的指令,包含LDRD、STDR、MCRRMRRC
  • cache預取指令PLD

E變種是在版本5T中開始使用的。值得注意的是:早期的E變種未有包含LDRD、STRD、MCRRMRRC、PLD

J變種

ARM能跑android和java不得不歸功于這個變種——java加數器jazelle

這個加數器相當了不起,與一般的java虛擬機相比,它將java代碼運行速度提高了整整8倍,而功耗竟降低了80%。使得程序員們可以在這個上面做更有力的開發!

SIMD變種

隨著技術進步,人們對于數字媒體流更加追捧,你能夠在手機上看電影,玩游戲,大多歸功于ARM技術的強勁的高性能音頻視頻處理技術,這就是我們所說的ARM媒體功能擴展(SIMD變種)

它將音頻視頻處理性能提高了4倍,具有這個功能的ARM芯片(泛指采用ARM技術的芯片)是目前市場上最受歡迎的芯片了!

那么,它的特點有哪些呢:

  • 音頻視頻處理性能提高了4倍
  • 提供小數算術運算
  • 可同時進行兩個16位操作數或者4個8位操作數的運算
  • 用戶可以定義飽和運算模式
  • 兩套16位操作數的乘加/乘減運算
  • 32位乘以32位的小數MAC

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