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標簽 > Cortex-M3

Cortex-M3

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  Cortex-M3是一個32位的核,在傳統的單片機領域中,有一些不同于通用32位CPU應用的要求。在工控領域,用戶要求具有更快的中斷速度,Cortex-M3采用了Tail-Chaining中斷技術,完全基于硬件進行中斷處理,最多可減少12個時鐘周期數,在實際應用中可減少70%中斷。

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Cortex-M3簡介

  ARMCortex-M3采用哈佛結構,并選擇了適合于微控制器應用的三級流水線,但增加了分支預測功能。

  現代處理器大多采用指令預取和流水線技術,以提高處理器的指令執行速度。流水線處理器在正常執行指令時,如果碰到分支(跳轉)指令,由于指令執行的順序可能會發生變化,指令預取隊列和流水線中的部分指令就可能作廢,而需要從新的地址重新取指、執行,這樣就會使流水線“斷流”,處理器性能因此而受到影響。特別是現代C語言程序,經編譯器優化生成的目標代碼中,分支指令所占的比例可達10-20%,對流水線處理器的影響會的更大。為此,現代高性能流水線處理器中一般都加入了分支預測部件,就是在處理器從存儲器預取指令時,當遇到分支(跳轉)指令時,能自動預測跳轉是否會發生,再從預測的方向進行取指,從而提供給流水線連續的指令流,流水線就可以不斷地執行有效指令,保證了其性能的發揮。

Cortex-M3百科

  Cortex-M3是一個32位的核,在傳統的單片機領域中,有一些不同于通用32位CPU應用的要求。在工控領域,用戶要求具有更快的中斷速度,Cortex-M3采用了Tail-Chaining中斷技術,完全基于硬件進行中斷處理,最多可減少12個時鐘周期數,在實際應用中可減少70%中斷。

  內核架構

  ARMCortex-M3采用哈佛結構,并選擇了適合于微控制器應用的三級流水線,但增加了分支預測功能。

  現代處理器大多采用指令預取和流水線技術,以提高處理器的指令執行速度。流水線處理器在正常執行指令時,如果碰到分支(跳轉)指令,由于指令執行的順序可能會發生變化,指令預取隊列和流水線中的部分指令就可能作廢,而需要從新的地址重新取指、執行,這樣就會使流水線“斷流”,處理器性能因此而受到影響。特別是現代C語言程序,經編譯器優化生成的目標代碼中,分支指令所占的比例可達10-20%,對流水線處理器的影響會的更大。為此,現代高性能流水線處理器中一般都加入了分支預測部件,就是在處理器從存儲器預取指令時,當遇到分支(跳轉)指令時,能自動預測跳轉是否會發生,再從預測的方向進行取指,從而提供給流水線連續的指令流,流水線就可以不斷地執行有效指令,保證了其性能的發揮。

  ARMCortex-M3內核的預取部件具有分支預測功能,可以預取分支目標地址的指令,使分支延遲減少到一個時鐘周期。

  針對業界對ARM處理器中斷響應的問題,Cortex-M3首次在內核上集成了嵌套向量中斷控制器(NVIC)。Cortex-M3的中斷延遲只有12個時鐘周期(ARM7需要24-42個周期);Cortex-M3還使用尾鏈技術,使得背靠背(back-to-back)中斷的響應只需要6個時鐘周期(ARM7需要大于30個周期)。Cortex-M3采用了基于棧的異常模式,使得芯片初始化的封裝更為簡單。

  Cortex-M3加入了類似于8位處理器的內核低功耗模式,支持3種功耗管理模式:通過一條指令立即睡眠;異常/中斷退出時睡眠;深度睡眠。使整個芯片的功耗控制更為有效。

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