ARM架構相關學習概括總結

ARM做爲一個生態不只提供了CPU Core，還提供了一系列相關的IP，好比GIC、MMU、AMBA、CoreLink、CoreSight、Mali等等。

其餘還包括Debug工具、開發工具、IDE等等。

對於整個ARM生態的架構創建一個概觀，而後清除某一模塊在整個生態中的位置，以及與其餘模塊的關係，對於理解本模塊很是重要。

對於創建全局觀，也是有益的。因此花點時間，瀏覽一下ARM支持文檔，也就有意義了。

1. Core的指令集、A/R/M系列以及處理器型號

首先最底層的指令集有ARM(32/64位)、Thumb、Thumb-2。

根據不一樣應用場景，定義了不一樣的Profile，分別是Application、Realtime、Microcontroller三種。這三種配置和不一樣的指令集版本交叉，造成了不一樣的體系架構基礎。

包括ARMv8-A、ARMv8-M、ARMv7-A、ARMv7-R、ARMv7-M、ARMv6-M、ARMv四、ARMv5等等。

在不一樣的體系架構下面，又有不一樣的細分產品。主要分爲三大類Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M。

其中Cortex-A系列是最你們族，包括Cortex-A五、Cortex-A九、Cortex-A5三、Cortex-A72等等。

Cortext-R系列包括Cortex-R四、Cortex-R五、CortexR8等等。

Cortex-M系列包括Cortex-M0、Cortex-M3等等。

以Cortex-A53爲例，支持ARM(32/64)、Thumb、Thumb-2三種指令集，屬於v8版本指令集，使用A Profile。

 

	A Profile	R Profile	M Profile
ARMv8	ARMv8-A		ARMv8-M
ARMv7	ARMv7-A	ARMv7-R	ARMv7-M  (Cortex-M3)
ARMv6			ARMv6-M (Cortex-M0)
ARMv4/5	(ARM7/ARM9/ARM10等等)

相關資料包括：

《ARMv8-A Reference Manual》：http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0487b.b/DDI0487B_b_armv8_arm.pdf

《ARM^® Cortex^®-A53 MPCore Processor Technical Reference Manual Revision: r0p4》：http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0500g/DDI0500G_cortex_a53_trm.pdf

相關閱讀：

《閱讀Cortex-A53 Technical Reference Manual筆記》

2. GIC中斷控制器

A53 Reference Manual中存在GIC CPU Interface，這部分GICv4架構定義的。除了GIC CPU Interface，整個GIC的實現還包括GIC Distributor、和外設中斷線接口等等。

GIC架構有GIVv二、GICv三、GICv4等版本，這些架構的實現有GIC-400、GIC-500、GIC-500等等。

下面以GIC-500爲例，GIC-500支持128核，只支持ARMv8架構，而且實現了標準GIC CPU Interface的CPU核。它實現了GICv3/4架構的GICv3部分。

相關文檔有：

《ARM^® CoreLink™ GIC-500 Generic Interrupt Controller Technical Reference Manual Revision: r1p1》：http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0516e/DDI0516E_gic5000_r1p1_trm.pdf

《ARM® Generic Interrupt Controller Architecture Specification GIC architecture version 3.0 and version 4.0》

 相關閱讀：

《閱讀GIC-500 Technical Reference Manual筆記》

3. MMU內存管理單元

MMU是內存管理單元，是虛擬地址和物理地址的橋樑。MMU架構版本包括Version1.0、Version 2.0、Version 3.0 and 3.1。

MMu的實現包括MMU-400、MMU-40一、MMU-500。

相關文檔包括：

《System Memory Management Unit Architecture Specification SMMU architecture version 3.0 and version 3.1》

《ARM^® CoreLink™ MMU-500 System Memory Management Unit Technical Reference Manual Revision: r2p4》

相關閱讀：

《閱讀ARM Memory(L1/L2/MMU)筆記》

4. AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)

AMBA是SoC內功能塊鏈接和管理總線的總稱，包括APB、AHB/APB-Lite、AXI、ACE等等。

協議的版本包括AMBA二、AMBA3(ATB/APB/AHB-Lite/AXI)、AMBA4(AXI/ACE/APB4/ATB4/AXI4/AXI4-Stream)、AMBA5(AHB5/CHI)。

APB：Advanced Peripheral Bus，用於低帶寬的外設之間的鏈接。

AHB/AHB-Lite：Advanced High Performance Bus，用於高速器件之間的鏈接，好比DMA、DRAM等等。

AXI：Advanced eXtensible Interface，用於SoC中多主從鏈接。

ATB：Advanced Trace Bus，用於芯片建傳輸Trace數據。

ACE：AXI Coherency Extensions，多用於big.LITTLE架構。

CHI：Coherent Hub Interface，多用於服務器與網絡應用所須要的高可擴展性SoC。

 

5. MALI圖形處理器

MALI是ARM提供的GPU，包括高性能的G7二、G7一、T760、T860；高效率的G5一、T820、T720；低功耗的Mali-400、Mali-450、Mali-470。

MALI系列IP除了GPU，還包括Display Processing(Mali-DP500、Mali-DP550、Mali-DP650、Mali-DP71)、Video Processing(Mali-V500、Mali-V550、Mali-V61)、Camera (Mali-C71)等等圖形與多媒體IP。

 

6. CoreLink控制器和外設

CoreLink是一系列控制器和外設的總稱，處理上面介紹的GIC和MMU以外，還包括DMA、DMC、NIC、L2 Cache等等。

 DMAC(DMA Controller)：DMA控制器，包括DMA-330。

L2C Controller：L2 Cache的控制器，包括L2C-2十、L2C-220、L2C-310。

下表典型的L1/L2/L3/L4大小與讀取時間表：

DMC(Dynamic Memory Controller)：動態內存控制器，也即DDR顆粒的控制器，包括DMC-34x、DMC-400、DMC-500、DMC-520、DMC-620。

SMC(Static Memory Controller)：靜態存儲控制器，支持SRAM、NAND的控制器。包括SMC-35x。

CCI(Cache Coherent Interconnect)：保證互聯Cache一致性，包括CCI-400、CCI-500CCI-550。

CCN(Cache Coherent Network)：包括CCN-50二、CCN-50四、CCN-508。

NIC(Network Interconnect)：包括NIC-30一、NIC-400、NIC-450。

7. CoreSight和ETM

 CoreSight主要用於SoC的跟蹤和調試，提升系統對外的可見性。

ETM(Embedded Trace Macrocell)是嵌入式跟蹤宏單元，提供跟蹤指令/數據的跟蹤功能。