ARM的體系結(jié)構(gòu)與編程系列博客——ARM體系變種

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(shí)ARM變種通俗一點(diǎn)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？

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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(xiàn)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(yīng)的是ARM指令集的版本號

有x呢，表示排除某項(xiàng)功能

要說的是自版本4之后M變種就為標(biāo)準(zhǔn)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(xì)細(xì)道來！

t變種的全名——Thumb指令集，可以說T變種是ARM的效率上質(zhì)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(jìn)行運(yùn)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(chǔ)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(zhí)行

那么發(fā)展至今，Thumb有哪些版本呢？

Thumb指令集版本1，這個適用在ARM體系版本4中

Thumb指令集版本2，這個適用在ARM體系版本5中

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(xiàn)在就為大家解釋一下這兩個操作。

長乘法操作:32位整數(shù)乘以32位整數(shù)，生成64位整數(shù)

長乘加操作：32位整數(shù)乘以32位整數(shù)，加上32位整數(shù)，生成64位整數(shù)

它其實(shí)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(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)部分。我們也不再說M變種了，因?yàn)槲覀冊陂_發(fā)ARM過程中直接是使用相應(yīng)的指令的！

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

那么它到底有了哪些的增強(qiáng)呢？

增加了新的16位數(shù)據(jù)乘法與乘加操作指令

實(shí)現(xiàn)飽和的帶符號數(shù)的加減法操作指令

進(jìn)行雙字?jǐn)?shù)據(jù)操作的指令，包含LDRD、STDR、MCRRMRRC

cache預(yù)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

ARM能跑android和java不得不歸功于這個變種——java加數(shù)器jazelle

這個加數(shù)器相當(dāng)了不起，與一般的java虛擬機(jī)相比，它將java代碼運(yùn)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(fā)！

隨著技術(shù)進(jìn)步，人們對于數(shù)字媒體流更加追捧，你能夠在手機(jī)上看電影，玩游戲，大多歸功于ARM技術(shù)的強(qiáng)勁的高性能音頻視頻處理技術(shù)，這就是我們所說的ARM媒體功能擴(kuò)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(shù)的芯片）是目前市場上最受歡迎的芯片了！

那么，它的特點(diǎn)有哪些呢：

音頻視頻處理性能提高了4倍

提供小數(shù)算術(shù)運(yùn)算

可同時進(jìn)行兩個16位操作數(shù)或者4個8位操作數(shù)的運(yùn)算

用戶可以定義飽和運(yùn)算模式

兩套16位操作數(shù)的乘加/乘減運(yùn)算

32位乘以32位的小數(shù)MAC