歷史
手機處理器
手機處理器Xscale
Intel的XScale處理器主要用於掌上電腦等便攜設備，它是Intel公司始於ARM v5TE處理器發展的產品，在架構擴展的基礎上同時也保留了對於以往產品的向下兼容，因此獲得了廣泛的套用。相比於ARM處理器，XScale功耗更低，系統伸縮性更好，同時核心頻率也得到提高，達到了400Mhz甚至更高。這種處理器還支持高效通訊指令，可以和同樣架構處理器之間達到高速傳輸。其中一個主要的擴展就是無線MMX，這是一種64位的SIMD指令集，在新款的 Xscale處理器中集成有SIMD協處理器。這些指令集可以有效的加快視頻、3D圖像、音頻以及其他SIMD傳統元素處理。
系列
套用程式處理器(Application Processor)PXA系列
目前的系列：PXA210(代號Sabinal)/PXA25x(代號Cotulla), PXA26x 與 PXA27x(代號Bulverde)
2006年7月，Intel宣布將PXA系列的處理器部門，包含PXA2XX及PXA9XX(代號:Hermon)賣給Marvell公司。
PXA25x
PXA250 [已停產]
PXA255官方網址 PXA255
PXA26X
PXA26X官方網址 PXA26X
PXA27X
PXA27X官方網址 PXA27X
PXA270為Intel針對手持系統推出的SOC，目前最高支援的頻率是624MHz。
預計2009年EOL
PXA3xx(Monahans)
2005年8月，Intel發布了PXA27X的下一代產品，代號為Monahans的CPU。
2006年11月，Marvell公司發表了PXA310,PXA320,PXA330.
行動電話處理器
PXA800F Processor
控制平台處理器(Control Plane Processors) IXC系列
IXC1100
I/O處理器(I/O Processors) IOP系列
目前有IOP303, IOP310, IOP321, IOP331, IOP332與IOP333。工作頻率自100MHz到800MHz。
網路處理器(Network Processors) IXP系列
IXP產品線主要用來設計網路設備以及工業控制用機器。主要套用有IP電話、網路交換機(switch)、無線網路產品(wireless AP)以及數字媒體播放器(Digital Media Player。目前有下列產品:
IXP420, IXP421, IXP422, IXP423, IXP425
IXP455, IXP460 與IXP465。
IXP1200, IXP2350, IXP2325, IXP2400
IXP2805, IXP2855
CE系列
2007年4月,Intel發表了一款速度高達1GHz的Xscale核心的多媒體處理器CE2110
其他系列
另外有兩種單獨設計的CPU:80200與80219，主要用途是一些需要PCI介面的產品套用，多半用途為NAS(網路儲存設備)。
外部連結
Intel XScale 技術概觀
Intel StrataFlash Memory
RIM採用英特爾Hermon晶片
贏家或輸家 英特爾/Marvell交易解析
Intel PXA272
General Windows Mobile (Pocket PC and Smartphone) General Windows Mobile discussion (not device or brand specific)
PXA272 是 CPU + NOR Flash 包成一顆
只不過有內建記憶體的都會比沒內建的慢一點
PXA272 因為記憶體內建了所以可以省 PCB 板的面積，但還是得外掛 SDRAM，但沒想到他出來時記憶體商有新的技術是把 FLASH + SDRAM 包成一顆記憶體的，所以用 PXA272的好處沒啦！因為不管怎樣都還是得外掛記憶體。且他是內建 NOR Flash 成本還比一般的 NAND Flash 高很多，所以後來用的人就不多了 。
arm
ARM－Advanced RISC MachinesARM（Advanced RISC Machines），既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術的名字。
1991年ARM公司成立於英國劍橋，主要出售晶片設計技術的授權。目前，採用ARM技術智慧財產權（IP）核的微處理器，即我們通常所說的ARM微處理器，已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網路系統、無線系統等各類產品市場，基於ARM技術的微處理器套用約占據了32位RISC微處理器75%以上的市場份額，ARM技術正在逐步滲入到我們生活的各個方面。
ARM公司是專門從事基於RISC技術晶片設計開發的公司，作為智慧財產權供應商，本身不直接從事晶片生產，靠轉讓設計許可由合作公司生產各具特色的晶片，世界各大半導體生產商從ARM公司購買其設計的ARM微處理器核，根據各自不同的套用領域，加入適當的外圍電路，從而形成自己的ARM微處理器晶片進入市場。目前，全世界有幾十家大的半導體公司都使用ARM公司的授權，因此既使得ARM技術獲得更多的第三方工具、製造、軟體的支持，又使整個系統成本降低，使產品更容易進入市場被消費者所接受，更具有競爭力。
1 ARM微處理器的套用領域及特點
1.2.1 ARM微處理器的套用領域
到目前為止，ARM微處理器及技術的套用幾乎已經深入到各個領域：
1、工業控制領域：作為32的RISC架構，基於ARM核的微控制器晶片不但占據了高端微控制器市場的大部分市場份額，同時也逐漸向低端微控制器套用領域擴展，ARM微控制器的低功耗、高性價比，向傳統的8位/16位微控制器提出了挑戰。
2、無線通訊領域：目前已有超過85%的無線通訊設備採用了ARM技術， ARM以其高性能和低成本，在該領域的地位日益鞏固。
3、網路套用：隨著寬頻技術的推廣，採用ARM技術的ADSL晶片正逐步獲得競爭優勢。此外，ARM在語音及視頻處理上行了最佳化，並獲得廣泛支持，也對DSP的套用領域提出了挑戰。
4、消費類電子產品：ARM技術在目前流行的數字音頻播放器、數字機頂盒和遊戲機中得到廣泛採用。
5、成像和安全產品：現在流行的數位相機和印表機中絕大部分採用ARM技術。手機中的32位SIM智慧卡也採用了ARM技術。
除此以外，ARM微處理器及技術還套用到許多不同的領域，並會在將來取得更加廣泛的套用。
1.2.2 ARM微處理器的特點
採用RISC架構的ARM微處理器一般具有如下特點：
1、體積小、低功耗、低成本、高性能；
2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）雙指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
3、大量使用暫存器，指令執行速度更快；
4、大多數數據操作都在暫存器中完成；
5、定址方式靈活簡單，執行效率高；
6、指令長度固定；
2 ARM微處理器系列
ARM微處理器目前包括下面幾個系列，以及其它廠商基於ARM體系結構的處理器，除了具有ARM體系結構的共同特點以外，每一個系列的ARM微處理器都有各自的特點和套用領域。
ARM7系列
ARM9系列
ARM9E系列
ARM10E系列
SecurCore系列
Inter的Xscale
Inter的StrongARM
其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10為4個通用處理器系列，每一個系列提供一套相對獨特的性能來滿足不同套用領域的需求。SecurCore系列專門為安全要求較高的套用而設計。
以下我們來詳細了解一下各種處理器的特點及套用領域。
1.3.1 ARM7微處理器系列
ARM7系列微處理器為低功耗的32位RISC處理器，最適合用於對價位和功耗要求較高的消費類套用。ARM7微處理器系列具有如下特點：
具有嵌入式ICE－RT邏輯，調試開發方便。
極低的功耗，適合對功耗要求較高的套用，如攜帶型產品。
能夠提供0.9MIPS/MHz的三級流水線結構。
代碼密度高併兼容16位的Thumb指令集。
對作業系統的支持廣泛，包括Windows CE、Linux、Palm OS等。
指令系統與ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便於用戶的產品升級換代。
主頻最高可達130MIPS，高速的運算處理能力能勝任絕大多數的複雜套用。
ARM7系列微處理器的主要套用領域為：工業控制、Internet設備、網路和數據機設備、行動電話等多種多媒體和嵌入式套用。
ARM7系列微處理器包括如下幾種類型的核：ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、
ARM720T、ARM7EJ。其中，ARM7TMDI是目前使用最廣泛的32位嵌入式RISC處理器，屬低端ARM處理器核。TDMI的基本含義為：
T： 支持16為壓縮指令集Thumb；
D： 支持片上Debug；
M：內嵌硬體乘法器（Multiplier）
I： 嵌入式ICE，支持片上斷點和調試點；
1.3.2 ARM9微處理器系列
ARM9系列微處理器在高性能和低功耗特性方面提供最佳的性能。具有以下特點：
5級整數流水線，指令執行效率更高。
提供1.1MIPS/MHz的哈佛結構。
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
支持32位的高速AMBA匯流排接口。
全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式作業系統。
MPU支持實時作業系統。
支持數據Cache和指令Cache，具有更高的指令和數據處理能力。
ARM9系列微處理器主要套用於無線設備、儀器儀表、安全系統、機頂盒、高端印表機、數位照相機和數字攝像機等。
ARM9系列微處理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三種類型，以適用於不同的套用場合。
1.3.3 ARM9E微處理器系列
ARM9E系列微處理器為可綜合處理器，使用單一的處理器核心提供了微控制器、DSP、Java套用系統的解決方案，極大的減少了晶片的面積和系統的複雜程度。ARM9E系列微處理器提供了增強的DSP處理能力，很適合於那些需要同時使用DSP和微控制器的套用場合。
ARM9E系列微處理器的主要特點如下：
支持DSP指令集，適合於需要高速數位訊號處理的場合。
5級整數流水線，指令執行效率更高。
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
支持32位的高速AMBA匯流排接口。
支持VFP9浮點處理協處理器。
全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式作業系統。
MPU支持實時作業系統。
支持數據Cache和指令Cache，具有更高的指令和數據處理能力。
主頻最高可達300MIPS。
ARM9系列微處理器主要套用於下一代無線設備、數字消費品、成像設備、工業控制、存儲設備和網路設備等領域。
ARM9E系列微處理器包含ARM926EJ-S、ARM946E-S和ARM966E-S三種類型，以適用於不同的套用場合。
1.3.4 ARM10E微處理器系列
ARM10E系列微處理器具有高性能、低功耗的特點，由於採用了新的體系結構，與同等的ARM9器件相比較，在同樣的時鐘頻率下，性能提高了近50%，同時，ARM10E系列微處理器採用了兩種先進的節能方式，使其功耗極低。
ARM10E系列微處理器的主要特點如下：
支持DSP指令集，適合於需要高速數位訊號處理的場合。
6級整數流水線，指令執行效率更高。
支持32位ARM指令集和16位Thumb指令集。
支持32位的高速AMBA匯流排接口。
支持VFP10浮點處理協處理器。
全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、Palm OS等多種主流嵌入式作業系統。
支持數據Cache和指令Cache，具有更高的指令和數據處理能力
主頻最高可達400MIPS。
內嵌並行讀/寫操作部件。
ARM10E系列微處理器主要套用於下一代無線設備、數字消費品、成像設備、工業控制、通信和信息系統等領域。
ARM10E系列微處理器包含ARM1020E、ARM1022E和ARM1026EJ-S三種類型，以適用於不同的套用場合。
1.3.5 SecurCore微處理器系列
SecurCore系列微處理器專為安全需要而設計，提供了完善的32位RISC技術的安全解決方案，因此，SecurCore系列微處理器除了具有ARM體系結構的低功耗、高性能的特點外，還具有其獨特的優勢，即提供了對安全解決方案的支持。
SecurCore系列微處理器除了具有ARM體系結構各種主要特點外，還在系統安全方面具有如下的特點：
帶有靈活的保護單元，以確保作業系統和套用數據的安全。
採用軟核心技術，防止外部對其進行掃描探測。
可集成用戶自己的安全特性和其他協處理器。
SecurCore系列微處理器主要套用於一些對安全性要求較高的套用產品及套用系統，如電子商務、電子政務、電子銀行業務、網路和認證系統等領域。
SecurCore系列微處理器包含SecurCore SC100、SecurCore SC110、SecurCore SC200和SecurCore SC210四種類型，以適用於不同的套用場合。
1.3.6 StrongARM微處理器系列
Inter StrongARM SA-1100處理器是採用ARM體系結構高度集成的32位RISC微處理器。它融合了Inter公司的設計和處理技術以及ARM體系結構的電源效率，採用在軟體上兼容ARMv4體系結構、同時採用具有Intel技術優點的體系結構。
Intel StrongARM處理器是攜帶型通訊產品和消費類電子產品的理想選擇，已成功套用於多家公司的掌上電腦系列產品。
1.3.7 Xscale處理器
Xscale 處理器是基於ARMv5TE體系結構的解決方案，是一款全性能、高性價比、低功耗的處理器。它支持16位的Thumb指令和DSP指令集，已使用在數字行動電話、個人數字助理和網路產品等場合。
Xscale 處理器是Inter目前主要推廣的一款ARM微處理器。
3 ARM微處理器結構
1.4.1 RISC體系結構
傳統的CISC（Complex Instruction Set Computer，複雜指令集計算機）結構有其固有的缺點，即隨著計算機技術的發展而不斷引入新的複雜的指令集，為支持這些新增的指令，計算機的體系結構會越來越複雜，然而，在CISC指令集的各種指令中，其使用頻率卻相差懸殊，大約有20%的指令會被反覆使用，占整個程式代碼的80%。而餘下的80%的指令卻不經常使用，在程式設計中只占20%，顯然，這種結構是不太合理的。
基於以上的不合理性，1979年美國加州大學伯克利分校提出了RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機）的概念，RISC並非只是簡單地去減少指令，而是把著眼點放在了如何使計算機的結構更加簡單合理地提高運算速度上。RISC結構優先選取使用頻最高的簡單指令，避免複雜指令；將指令長度固定，指令格式和定址方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制等措施來達到上述目的。
到目前為止，RISC體系結構也還沒有嚴格的定義，一般認為，RISC體系結構應具有如下特點：
採用固定長度的指令格式，指令歸整、簡單、基本定址方式有2～3種。
使用單周期指令，便於流水線操作執行。
大量使用暫存器，數據處理指令只對暫存器進行操作，只有載入/ 存儲指令可以訪問存儲器，以提高指令的執行效率。
除此以外，ARM體系結構還採用了一些特別的技術，在保證高性能的前提下儘量縮小晶片的面積，並降低功耗：
所有的指令都可根據前面的執行結果決定是否被執行，從而提高指令的執行效率。
可用載入/存儲指令批量傳輸數據，以提高數據的傳輸效率。
可在一條數據處理指令中同時完成邏輯處理和移位處理。
在循環處理中使用地址的自動增減來提高運行效率。
當然，和CISC架構相比較，儘管RISC架構有上述的優點，但決不能認為RISC架構就可以取代CISC架構，事實上，RISC和CISC各有優勢，而且界限並不那么明顯。現代的CPU往往採用CISC的外圍，內部加入了RISC的特性，如超長指令集CPU就是融合了RISC和CISC的優勢，成為未來的CPU發展方向之一。
1.4.2 ARM微處理器的暫存器結構
ARM處理器共有37個暫存器，被分為若干個組（BANK），這些暫存器包括：
31個通用暫存器，包括程式計數器（PC指針），均為32位的暫存器。
6個狀態暫存器，用以標識CPU的工作狀態及程式的運行狀態，均為32位，目前只使用了其中的一部分。
同時，ARM處理器又有7種不同的處理器模式，在每一種處理器模式下均有一組相應的暫存器與之對應。即在任意一種處理器模式下，可訪問的暫存器包括15個通用暫存器（R0～R14）、一至二個狀態暫存器和程式計數器。在所有的暫存器中，有些是在7種處理器模式下共用的同一個物理暫存器，而有些暫存器則是在不同的處理器模式下有不同的物理暫存器。
關於ARM處理器的暫存器結構，在後面的相關章節將會詳細描述。
1.4.3 ARM微處理器的指令結構
ARM微處理器的在較新的體系結構中支持兩種指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令為32位的長度，Thumb指令為16位長度。Thumb指令集為ARM指令集的功能子集，但與等價的ARM代碼相比較，可節省30%～40%以上的存儲空間，同時具備32位代碼的所有優點。
關於ARM處理器的指令結構，在後面的相關章節將會詳細描述。
4 ARM微處理器的套用選型
鑒於ARM微處理器的眾多優點，隨著國內外嵌入式套用領域的逐步發展，ARM微處理器必然會獲得廣泛的重視和套用。但是，由於ARM微處理器有多達十幾種的核心結構，幾十個晶片生產廠家，以及千變萬化的內部功能配置組合，給開發人員在選擇方案時帶來一定的困難，所以，對ARM晶片做一些對比研究是十分必要的。
以下從套用的角度出發，對在選擇ARM微處理器時所應考慮的主要問題做一些簡要的探討。
ARM微處理器核心的選擇
從前面所介紹的內容可知，ARM微處理器包含一系列的核心結構，以適應不同的套用領域，用戶如果希望使用WinCE或標準Linux等作業系統以減少軟體開發時間，就需要選擇ARM720T以上帶有MMU（Memory Management Unit）功能的ARM晶片，ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都帶有MMU功能。而ARM7TDMI則沒有MMU，不支持Windows CE和標準Linux，但目前有uCLinux等不需要MMU支持的作業系統可運行於ARM7TDMI硬體平台之上。事實上，uCLinux已經成功移植到多種不帶MMU的微處理器平台上，並在穩定性和其他方面都有上佳表現。
本書所討論的s3C4510B即為一款不帶MMU的ARM微處理器，可在其上運行uCLinux作業系統。
系統的工作頻率
系統的工作頻率在很大程度上決定了ARM微處理器的處理能力。ARM7系列微處理器的典型處理速度為0.9MIPS/MHz，常見的ARM7晶片系統主時鐘為20MHz-133MHz，ARM9系列微處理器的典型處理速度為1.1MIPS/MHz，常見的ARM9的系統主時鐘頻率為100MHz-233MHz，ARM10最高可以達到700MHz。不同晶片對時鐘的處理不同，有的晶片只需要一個主時鐘頻率，有的晶片內部時鐘控制器可以分別為ARM核和USB、UART、DSP、音頻等功能部件提供不同頻率的時鐘。
晶片記憶體儲器的容量
大多數的ARM微處理器片記憶體儲器的容量都不太大，需要用戶在設計系統時外擴存儲器，但也有部分晶片具有相對較大的片記憶體儲空間，如ATMEL的AT91F40162就具有高達2MB的片內程式存儲空間，用戶在設計時可考慮選用這種類型，以簡化系統的設計。
片內外圍電路的選擇
除ARM微處理器核以外，幾乎所有的ARM晶片均根據各自不同的套用領域，擴展了相關功能模組，並集成在晶片之中，我們稱之為片內外圍電路，如USB接口、IIS接口、LCD控制器、鍵盤接口、RTC、ADC和DAC、DSP協處理器等，設計者應分析系統的需求，儘可能採用片內外圍電路完成所需的功能，這樣既可簡化系統的設計，同時提高系統的可靠性
OMAP處理器
無線設備製造商，諸如諾基亞、索尼愛立信、Palm、惠普公司及索尼等業界頂尖的設備製造商，以及諸如宏碁、LuckyGoldstar、HTC、Sendo及其它的主要設計製造商均宣布支持TI的OMAP處理器平台。此外，領先的 OS 廠商，包括 Symbian、微軟、Sun Microsystems 及其它廠商與 TI 也進行了密切合作，已將其解決方案移植到了 TI 的OMAP處理器上。OMAP平台通過支持Symbian OS、Microsoft PocketPC 2002及Windows CE；Palm OS、Linux、Java、ARM Instruction Set 及 C/C++，為軟體套用開發商提供了易於使用的開放式編程環境。
TI還投入大量的資金開發和拓展其OMAP開發商網路，該網路是由致力於創建全新套用的國際軟體開發商所組成的社區。通過提供多種工具、培訓以及獨立OMAP技術中心的全球網路，TI使開發商和客戶能快速開發新的套用及產品。
目前TI主流的套用處理器是OMAP730。 OMAP730是集成了ARM926TEJ 套用處理器和TI的 GSM/GPRS 數字基帶的單晶片處理器。由於集成了40個外設在單晶片中, 基於OMAP730的設計只需要上代處理器一半的板級空間。此外OMAP730具有獨特的SRAM frame buffer 用於提高流媒體和應用程式的處理性能。OMAP730處理器還提供複雜的硬體加密功能，包括加密的引導程式，操作的加密模式，加密的RAM和ROM，並對一些加密標準提供硬體加速。
而採用了OMAP730處理器的TCS2600則是TI現在推出的主流智慧型手機平台，它是新的低功耗和低成本的選擇，充分利用 了TI OMAP? 平台的優勢實現了安全的移動商務、多媒體遊戲與娛樂、定位服務、流媒體、更高速的 Java 處理、web 瀏覽、增強的 2D 圖形、支持高層作業系統以及其他眾多套用。整個平台的功能在53.20mm×31.25mm的印刷電路板上實現，和其他的具有相同特徵和存儲器的方案相比擁有較低的成本。另外的一個特點就是極低的功耗，能夠極大的延長電池的使用壽命。該方案可以升級支持EDGE協定需求，面對JAVA需求，採用了對JAVA的硬體加速並集成了 USB, SD/MMC/SDIO, Bluetooth?, 802.11 high-speed link, Fast IrDA 等外設。
此外，TCS2600還提供無與倫比的安全特性，通過採用安全引導裝載程式、真正的硬體隨機數生成器 (RNG)、安全執行與存儲環境，以及硬體加速器等來進行大量加密與單向散列算法，可防止病毒攻擊並可確保個人信息及專有軟體或儲存在移動終端中的創造性內容的安全性。在靈活性方面，TI的智慧型手機平台可以方便的和TI的WLAN已及藍牙方案集成，將會為用戶提供提能各異且個性化的產品。
對中國的OEM廠商來講，要想在未來2.5G/3G無線市場上獲得領先的市場地位，選擇一個可提供整套解決方案包括無線軟體協定，數字基帶、電源管理，套用處理器，模擬基帶，RF，嵌入式記憶體和參考設計並具有優秀集成能力的廠商至關重要。作為GSM的領先半導體供應商，TI無疑在無線領域占據著領先地位。針對智慧型手機市場的未來發展趨勢，據IDC預計，隨著移動數據增值業務的發展，全球高端智慧型手機將以每年100%以上的高速增長，在2006年左右攀升至2000萬台。而國內智慧型手機市場的發展則更為迅猛，平均年增長率為220%。通過提供業界最高性能的DSP、功耗最低的模擬組件，以及在積體電路技術領域最深刻的體驗，TI期待為中國智慧型手機市場的未來發展起到不可替代的促進作用。
