ARM系列专题|ARM的不同版本架构有什么去区别？

01

ARM版本I：V1版架构

该架构只在原型机ARM1出现过，有26位的寻址空间，目前未曾用于商业用途。

基本性能：

• 基本的数据处理指令（无乘法）
• 基于字节、半字节和字的Load/Store指令
• 转移指令，包括子程序调用及链接指令
• 供操作系统使用的软件中断指令SWI
• 寻址空间：64MB（226）

  
  

02

ARM版本II:V2版架构

V2版本架构是对V1版本架构的发展和拓展。例如ARM2和ARM3（V2a）架构，包含了对32位乘法指令和协处理器指令的支持。版本2a是版本2的变种，ARM3芯片采用了版本2a，是第一片采用片上Cache的ARM处理器。同样为26位寻址空间，但现在已经被废弃了。

V2版本架构在V1版本架构的基础上增加了许多新功能：

• 乘法和乘加指令
• 支持协处理器操作指令
• 快速中断模式
• SWP/SWPB的最基本储存器和寄存器交换指令
• 寻址空间：64MB
  

03

ARM版本III:V3版架构

ARM公司设计的第一个微型处理器ARM6采用的就是V3版本，它作为IP核、独立的处理器、具有片上高速缓存、MMU和写缓冲的集成CPU。变种版本有3G和3M。版本3G是不与版本2a向前兼容的版本3，版本3M引入了有符号和无符号数乘法和乘加指令，这些指令产生全部64位结果。 

虽然V3版本目前也已经废弃，但其却对ARM体系结构进行了很大的改动：

• 当前程序状态信息从原来的R15寄存器移到当前程序状态寄存器CPSR中（Current Program Status Register）

• 增加了程序状态保存寄存器SPSR（Saved Program Status Register）

• 增加了两种异常模式，使操作系统代码可方便地使用数据访问中止异常、指令预 取中止异常和未定义指令异常。
• 增加了MRS/MSR指令，以访问新增的CPSR/SPSR寄存器
• 增加了从异常处理返回的指令功能
• 寻址空间增至32位（4GB）

  
  

04

ARM版本IV:V4版架构

V4版本架构是目前应用最广的ARM体系结构，ARM7、ARM8、ARM9和StrongARM都采用该架构。V4版本架构又在V3版本架构的基础上进一步发展，不再强制要求与26位地址空间兼容，而且还明确了哪些指令会引起未定义指令失常。

指令集中增加的功能：

• 符号化和非符号化半字及符号化字节的存/取指令
• 增加了T变种，处理器可工作在Thumb状态，增加了16位Thumb指令集
• 完善了软件中断SWI指令的功能
• 处理器系统模式引进特权方式时使用用户寄存器操作
• 把一些未使用的指令空间捕获为未定义指令

  
  

  

  
  

  
  

  
  

05

ARM版本V:V5版架构

ARM10和Xscale都采用的是V5版本架构，其又在V4版本基础上增加了一些新命令：

• 带有链接和交换的转移BLX指令
• 计数前导零CLZ指令；BRK中断指令
• 增加了数字信号处理指令（V5TE版）
• 为协处理器增加更多可选择的指令
• 改进了ARM/Thumb状态之间的切换效率
• E----增强型DSP指令集，包括全部算法操作和16位乘法操作
• J----支持新的JAVA，提供字节代码执行的硬件和优化软件加速功能

06

ARM版本VI：V6版架构

V6版本架构首先在2002年春季发布的ARM11处理器中使用。在降低耗电量地同时，还强化了图形处理性能。通过追加有效进行多媒体处理的SIMD(Single Instruction, Multiple Data，单指令多数据 )功能，将语音及图像的处理功能提高到了原型机的4倍。

V45版本架构有也在V5版本架构的基础上增加了许多新功能：

• THUMBTM：35%代码压缩；
• DSP扩充：高性能定点DSP功能；
• JazelleTM：Java性能优化，可提高8倍；
• Media扩充：音/视频性能优化，可提高4倍

07

ARM版本VII:V7版架构

V7版本架构采用了Thumb-2技术,它是在ARM的Thumb代码压缩技术的基础上发展起来的, 并且保持了对现存ARM解决方案的完整的代码兼容性。Thumb-2技术比纯32位代码少使用31％的内存,减小了系统开销。同时能够提供比已有的基于Thumb技术的解决方案高出38％的性能。

另外，ARMv7架构还采用了NEON技术,将DSP和媒体处理能力提高了近4倍,并支持改良的浮点运算,满足下一代3D图形、游戏物理应用以及传统嵌入式控制应用的需求。此外,ARMv7还支持改良的运行环境,迎合不断增加的JIT(Just In Time)和DAC(DynamicAdaptive Compilation)技术的使用。

08

ARM版本VIII:V8版架构

V8版本架构是在32位ARM架构上进行开发的，将被首先用于对扩展虚拟地址和64位数据处理技术有更高要求的产品领域，如企业应用、高档消费电子产品。ARMv8架构包含两个执行状态：AArch64和AArch32。AArch64执行状态针对64位处理技术，引入了一个全新指令集A64；而AArch32执行状态将支持现有的ARM指令集。目前的ARMv7架构的主要特性都将在ARMv8架构中得以保留或进一步拓展，如：TrustZone技术、虚拟化技术及NEON advanced SIMD技术等。