1.ARM架构学习

ARM即是公司名，是一家英国的公司，也是芯片名，随便嵌入式设备的发展，ARM也随之急速发展；
如何去学习ARM，作为一名合格的嵌入式er，无论是从事：
内核工程师；驱动工程师；应用工程师，都很有必要了解ARM的架构原理，掌握了ARM相关的知识再去学习UBOOT、kernel、驱动以及分析应用层的调用栈等问题才会有所突破。

1.1.ARM相关背景介绍

经常听到某芯片基于ARM核开发出来的芯片，具备什么什么功能；
如：
华为的麒麟980基于ARM-A76内核，而A76内核基于ARMV8-A架构。
NXP的ls1043a芯片基于ARMA53内核，而A53内核基于ARMV8-A架构等等。
在这里插入图片描述

根据ARM指令集所开发出来的内核，供给其他第三方厂商授权使用，常见的有A53 、A76内核等等。
常见的指令集A32 T32 A64 thumb指令集，每一个架构架构的升级，往往伴随着指令集的升级，从ARMV1-ARMV9都是这样，最典型的就是ARMV8架构的出现，实现了指令集A64,从此ARM可以支持64为指令集。

2.ARM指令集

ARM指令集有以下几种：A32 T32 A64 Neon SVE DSP Helium，在此主要说明A32与A64指令集。两者主要的区别就是A64支持64为指令集。

2.1 A32指令集

在ARMV8结构中称为A32，其实就是之前的ARM指令集，其使用的寄存器为r0-r15。

2.2 A64指令集

此指令集为ARMV8中最新引入的，为ARM架构中升级较大的一代，其使用的寄存器为x0-x30。

2.3 代码举例说明

使用同一套简单源码，利用不同的编译链进行编译，再使用objdump工具进行反汇编，在此对比下两者的区别。

#include<stdio.h>int add(int a,int b)
{return a+b;
}int main()
{int sum = add(1,2);printf("sum = %d\n",sum);return 0;
}

A32指令集，使用ARM32进行编译，对应的汇编代码：

00010444 <add>:10444:       e52db004        push    {fp}            ; (str fp, [sp, #-4]!)10448:       e28db000        add     fp, sp, #01044c:       e24dd00c        sub     sp, sp, #1210450:       e50b0008        str     r0, [fp, #-8]10454:       e50b100c        str     r1, [fp, #-12]10458:       e51b2008        ldr     r2, [fp, #-8]1045c:       e51b300c        ldr     r3, [fp, #-12]10460:       e0823003        add     r3, r2, r310464:       e1a00003        mov     r0, r310468:       e28bd000        add     sp, fp, #01046c:       e8bd0800        ldmfd   sp!, {fp}10470:       e12fff1e        bx      lr00010474 <main>:10474:       e92d4800        push    {fp, lr}10478:       e28db004        add     fp, sp, #41047c:       e24dd008        sub     sp, sp, #810480:       e3a00001        mov     r0, #110484:       e3a01002        mov     r1, #210488:       ebffffed        bl      10444 <add>1048c:       e50b0008        str     r0, [fp, #-8]10490:       e59f0014        ldr     r0, [pc, #20]   ; 104ac <main+0x38>10494:       e51b1008        ldr     r1, [fp, #-8]10498:       ebffff90        bl      102e0 <printf@plt>1049c:       e3a03000        mov     r3, #0104a0:       e1a00003        mov     r0, r3104a4:       e24bd004        sub     sp, fp, #4104a8:       e8bd8800        pop     {fp, pc}104ac:       00010520        .word   0x00010520

A64指令集，使用ARM64进行编译，对应的汇编代码：

00000000004005c4 <add>:4005c4:       d10043ff        sub     sp, sp, #0x104005c8:       b9000fe0        str     w0, [sp, #12]4005cc:       b9000be1        str     w1, [sp, #8]4005d0:       b9400fe1        ldr     w1, [sp, #12]4005d4:       b9400be0        ldr     w0, [sp, #8]4005d8:       0b000020        add     w0, w1, w04005dc:       910043ff        add     sp, sp, #0x104005e0:       d65f03c0        ret00000000004005e4 <main>:4005e4:       a9be7bfd        stp     x29, x30, [sp, #-32]!4005e8:       910003fd        mov     x29, sp4005ec:       52800041        mov     w1, #0x2                        // #24005f0:       52800020        mov     w0, #0x1                        // #14005f4:       97fffff4        bl      4005c4 <add>4005f8:       b9001fe0        str     w0, [sp, #28]4005fc:       b9401fe1        ldr     w1, [sp, #28]400600:       90000000        adrp    x0, 400000 <__abi_tag-0x254>400604:       91192000        add     x0, x0, #0x648400608:       97ffffaa        bl      4004b0 <printf@plt>40060c:       52800000        mov     w0, #0x0                        // #0400610:       a8c27bfd        ldp     x29, x30, [sp], #32400614:       d65f03c0        ret

3.ARM与RISC、CISC的关系

ARM是典型的RISC(精简指令集)代表；相对应的X86是CISC(复杂指令集)代表；这两句话也是相对的，目前指令集的发展已经有相互学习，取长补短的趋势。
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4.ARM与哈佛结构、冯诺依曼结构

CPU最核心的三部分由控制器、存储器、运算器组成；
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冯诺依曼架构的特点：指令与数据采用同一条总线进行连接。
哈佛结构的特点：采用哈佛总线体系结构的芯片内部程序空间和数据空间是分开的，
这就允许同时取指和取操作数，从而大大提高了运算能力
两者主要的区别就是哈佛架构认为指令与数据应该是分开的，而冯诺依曼提出，指令也是数据，这就诞生出了两大典型架构。
其实现在的CPU往往采用混合架构来进行设计，即结合了两种架构的各自的特点；
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而目前大部分的ARM-A内核也是采用了混合架构。