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ARM内核详解，从ARM7、ARM9至Cortex-A7、A8、A9、A12、A15再到Cortex-A53、A57及以后...

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简介：
本文章深入剖析ARM架构的发展历程，涵盖从经典的ARM7、ARM9到先进的Cortex-A系列（包括A7、A8、A9、A12、A15、A53和A57），全面解析其技术特性与演进趋势。 这是一篇关于ARM系列内核的详细论述，摘自网络资源，希望能对读者有所帮助。

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  • ARM内核详解，从ARM7、ARM9至Cortex-A7、A8、A9、A12、A15再到Cortex-A53、A57及以后...
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    本文章深入剖析ARM架构的发展历程，涵盖从经典的ARM7、ARM9到先进的Cortex-A系列（包括A7、A8、A9、A12、A15、A53和A57），全面解析其技术特性与演进趋势。 这是一篇关于ARM系列内核的详细论述，摘自网络资源，希望能对读者有所帮助。
     
  • ARM Cortex-A57/A53 MMU架构
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    本文章介绍ARM Cortex-A57和A53处理器的MMU（内存管理单元）架构特点及工作原理，探讨其在多核异构计算中的应用优势。 ### ARM Cortex-A57 和 A53 的 MMU：深入解析内存管理单元 #### 内存管理单元（MMU）概述 ARM Cortex-A57 和 A53 处理器中的内存管理单元（MMU）是处理器架构中至关重要的一部分，负责处理虚拟地址到物理地址的转换。其主要功能包括读取存储在内存中的翻译表、维护转换旁路缓冲器（TLB），以及执行地址转换。 当 MMU 被启用时，所有由处理器核心发起的内存访问都需要经过 MMU 处理。MMU 首先尝试从 TLB 中查找缓存的转换结果；如果未找到，则进行表走查来完成地址转换。只有在地址转换完成后，才能继续执行缓存查找。 #### Cortex-A57 和 A53 的 TLB 架构 ##### Cortex-A57 TLB 架构： 1. **I-side L1 TLB**：包含 48 个条目。 2. **D-side L1 TLB**：包含 32 个条目。 3. **Unified L2 TLB**：包含 1024 个条目。 4. **Intermediate Table Walk Caches**：用于加速表走查过程。 ##### Cortex-A53 TLB 架构： 1. **I-side L1 TLB**：包含 10 个条目。 2. **D-side L1 TLB**：包含 10 个条目。 3. **Unified L2 TLB**：包含 512 个条目。 4. **64 Entry Table Walk and IPA Caches**：用于加速表走查过程。 在 Cortex-A57 和 A53 中，所有的 TLB 条目都带有虚拟机标识符（VMID），这消除了在交换不同的来宾操作系统时需要刷新 TLB 的需求。对于非全局 TLB 条目，它们还带有应用空间标识符（ASID），使得在上下文切换时无需刷新 TLB。 需要注意的是，在 Cortex-A57 和 A53 中不支持 TLB 锁定功能。TLB 存储的是最终的页面表走查结果及其属性；如果是二级翻译，则存储第二级的结果，若未使用二级翻译则存储第一级的结果。 #### 物理地址的形成 在 MMU 中，虚拟地址由处理器核心发出。虚拟地址最高位用于识别正在访问的块，并索引相应的翻译表。最低位给出该段内的偏移量。MMU 将从块表项中获取物理地址基址与原始地址中的低位组合起来以生成物理地址。 例如： - **虚拟地址**：64 位虚拟地址由处理器核心发出。 - **VA base**：高位用于索引翻译表，识别所访问的块。 - **Offset**：低位给出该段内的偏移量。 - **PA base**：MMU 通过表走查获取物理地址基址。 - **Physical Address**：MMU 组合物理地址基址和原始地址中的低位偏移量形成最终的物理地址。 ARM Cortex-A57 和 A53 的 MMU 通过复杂的硬件机制实现了高效的地址翻译功能，其内部结构与工作机制的设计为现代高性能计算提供了强大的支持。无论是对于开发者还是研究者来说，了解这些细节都是十分必要的。
     
  • ARM与DSP架构对比分析及Cortex-M4/M7、A7/A8/A9/A15与DSP基准测试报告
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    本报告深入探讨了ARM架构（包括Cortex-M4/M7和A系列）与DSP架构之间的差异，并通过基准测试提供详细性能数据，为技术选型提供参考。 国外一个算法网站对ARM的Cortex M4、M7以及Cortex A7、A8、A9、A15进行了性能评测，并与各种主流DSP进行比较。测试包含了fir等多种滤波算法，提供了详细的Benchmark报告。
     
  • ARM Cortex-A57 用户手册
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    《ARM Cortex-A57用户手册》详尽介绍了Cortex-A57处理器架构、功能特性及编程接口，是开发者和工程师深入了解与应用该处理器的核心资料。 ARM Cortex-A57 手册详细描述了 CPU 的内部结构、指令集、中断系统、时钟系统、多核架构以及内存管理单元（MMU）和内存管理系统。
     
  • Cortex-M4内核详解及介绍
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    本课程深入剖析ARM Cortex-M4处理器架构与功能，涵盖其核心特性、指令集、开发工具和应用场景，适合嵌入式系统开发者学习。 Cortex-M4 内核介绍详解 ARM Cortex-M4 是一种32位高效处理器内核，专为需要实时控制性能、DSP功能以及低功耗的嵌入式应用而设计。它基于 ARMv7E-M 架构，并且包括一个硬件浮点单元和一系列 DSP 指令集，从而在执行信号处理任务时提供更高的效率。 Cortex-M4 内核支持 Thumb-2 技术，这使得代码密度更高、程序运行更快。此外，它还具有灵活的中断控制器 (Nested Vectored Interrupt Controller, NVIC)，可以实现复杂的嵌套中断结构，并且能够配置多达 256 个可编程优先级级别的中断源。 Cortex-M4 内核采用哈佛架构（独立的数据和指令总线），并且支持多层缓存，这有助于提高数据访问速度。它还集成了一个精确的硬件除法器以及一套用于执行浮点运算的硬件单元，使得处理复杂的数学计算更为高效。 为了进一步优化性能与功耗之间的平衡，Cortex-M4 内核提供了动态电压频率调节 (DVFS) 功能，并且支持多种低功耗模式。这些特性使 Cortex-M4 成为适用于广泛嵌入式应用的理想选择。
     
  • ARM Cortex-A53技术手册.zip
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    本资料为《ARM Cortex-A53技术手册》，详细介绍了Cortex-A53处理器架构、设计及开发指导，适用于嵌入式系统工程师和研究人员。 ARM Cortex-A53技术手册提供了关于该处理器架构的详细信息和技术规范，帮助开发者更好地理解和使用这款高效能、低功耗的应用级处理器核心。文档中包含了Cortex-A53的相关特性和功能描述，并为软件开发人员提供必要的指导和建议以优化其性能和兼容性。
     
  • ARM Cortex-M7 内核编程技术详解文档
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    本文档深入解析ARM Cortex-M7内核架构与编程技巧，涵盖硬件特性、指令集及软件开发实例，适合嵌入式系统开发者参考学习。 关于ARM Cortex-M7 内核编程技术的说明文档：最近我在研究相关的内核编程策略以及与M4相比的特性进化，因此将相关资料上传供大家共同探讨。
     
  • ARM Cortex-A9 TrustZone 示例代码
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    本示例代码展示了如何在基于ARM Cortex-A9架构的处理器上利用TrustZone技术实现安全与非安全状态间的切换及通信。 ARM Cortex-A9处理器是ARM公司设计的一种高性能、低功耗的CPU内核，广泛应用于移动设备、嵌入式系统和服务器等领域。它支持TrustZone技术，这是一种硬件级别的安全机制，旨在为多应用环境提供隔离与保护功能。通过将处理器状态划分为Secure World（安全世界）和Normal World（普通世界），每个世界拥有独立的内存空间及访问权限。 在Secure World中运行的任务包括加密操作、数字版权管理以及支付服务等关键任务；而Normal World则主要用于执行日常操作系统和应用程序的功能。当需要从一个世界切换到另一个时，TrustZone通过Monitor模式进行控制，这是一个特殊的处理器状态用于管理和协调安全上下文的转换与通信。 关于ARM Cortex-A9 TrustZone技术的应用示例源码通常包括： 1. **初始化设置**：这部分代码负责配置Secure和Normal World，并设定TrustZone控制器（TZC）寄存器以定义内存映射的安全区域与非安全区域。 2. **安全世界编程**：演示如何在Secure World中编写并执行程序，可能涉及处理各种安全事件和服务请求的例程开发。 3. **普通世界应用代码**：展示正常运行环境下的应用程序逻辑，并通过特定接口与Secure World进行交互。 4. **Monitor模式操作**：提供进入和退出Monitor状态的方法以及在此状态下实现的安全上下文切换功能的源码支持。 5. **安全状态转换机制**：包括保存和恢复系统状态的功能，以适应不同世界间的动态切换需求。 6. **处理安全中断**：确保在Secure World中正确且高效地处理中断请求，维护系统的完整性和安全性。 7. **实现安全通信接口**：展示如何利用如SMC指令等方法促进两个世界之间的有效通讯与数据交换。 8. **权限控制策略实施**：演示限制Normal World对敏感硬件资源访问的具体措施。 通过学习这些示例代码和相关概念，开发者可以更好地理解TrustZone的工作机制，并掌握在实际项目中实现安全分区的技巧。这对于开发涉及金融系统、物联网设备或自动驾驶汽车等领域的安全性至关重要的应用来说尤为重要。同时，对于希望从事嵌入式系统安全领域工作的工程师而言，这也是一个非常有价值的教育资源。
     
  • ARM Cortex-M0内核源代码
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    《ARM Cortex-M0内核源代码》深入剖析了Cortex-M0处理器架构和汇编语言编程技巧，适合嵌入式系统开发人员参考学习。 这段文字描述了一个32位ARM控制器的源码集，内容全面涵盖了信号采集、通讯功能、LED控制以及CAN和I2C通信的相关程序，并附有详细的说明资料。
     
  • ARM Cortex-A8 AM335X U-Boot移植
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    本项目专注于将U-Boot引导加载程序移植到基于ARM Cortex-A8架构的AM335x处理器平台，旨在优化启动流程并增强系统兼容性。 关于AM335x平台的U-Boot移植文档，基于官方SDK开发，详细说明了移植过程中需要注意事项及需修改的代码段，希望能给使用AM335x的朋友提供帮助。该文档是我项目开发过程中的实践总结和整理。