Cấu Trúc ARM – Wikipedia Tiếng Việt

Bài này viết về kiến trúc một họ vi xử lý. Đối với công ty, xem ARM Holdings. Đối với ý nghĩa khác, xem Arm (định hướng).ARM

Nhà thiết kế	Steve Furber, Sophie WilsonAcorn Computers/Arm Ltd.
Bits	32-bit, 64-bit
Ra mắt	1985; 39 năm trước (1985)
Kiến trúc	RISC
Loại	Register-Register
Branch	Thanh ghi trạng thái, so sánh và branch
Open	Độc quyền

ARM (được viết cách điệu là arm, trước đây là từ viết tắt của Advanced RISC Machine, ban đầu là Acorn RISC Machine) là một họ kiến trúc dạng RISC cho các vi xử lý máy tính, được cấu hình cho các môi trường khác nhau. Arm Holdings phát triển kiến ​​trúc và cấp phép nó cho các công ty khác, nơi mà sẽ thiết kế các sản phẩm của riêng họ để thực hiện một trong những kiến ​​trúc đó ‍bao gồm các SoC và các module hệ thống (SoM) kết hợp với các thành phần khác nhau như bộ nhớ, giao diện, radio. Họ cũng thiết kế các lõi thực hiện tập lệnh này và cấp phép cho các thiết kế này cho các công ty đối tác để thiết kế sản phẩm của riêng họ dựa trên các lõi này.

Các bộ xử lý có kiến ​​trúc RISC thường yêu cầu ít bóng bán dẫn hơn các bộ xử lý có kiến ​​trúc điện toán tập lệnh phức tạp (CISC) (như bộ xử lý x86 có trong hầu hết các máy tính cá nhân), giúp cải thiện chi phí, tiêu thụ điện năng và tản nhiệt. Những đặc điểm này là mong muốn đối với các thiết bị nhẹ, di động, chạy bằng pin bao gồm cả điện thoại thông minh, máy tính xách tay và máy tính bảng và các hệ thống nhúng khác.[1][2][3] Đối với các siêu máy tính tiêu thụ một lượng điện lớn, ARM cũng có thể là một giải pháp tiết kiệm năng lượng.[4]

ARM Holdings định kỳ phát hành bản cập nhật cho kiến ​​trúc. Các phiên bản kiến ​​trúc ARMv3 đến ARMv7 hỗ trợ không gian địa chỉ 32 bit (chip tiền ARMv3, được tạo trước khi ARM Holdings được hình thành, như được sử dụng trong Acorn Archimedes, có không gian địa chỉ 26 bit) và số học 32 bit; hầu hết các kiến ​​trúc đều có các hướng dẫn có độ dài cố định 32 bit. Phiên bản Thumb hỗ trợ một tập lệnh có độ dài thay đổi, cung cấp cả hai lệnh 32 và 16 bit để cải thiện mật độ mã. Một số lõi cũ hơn cũng có thể cung cấp thực thi phần cứng cho mã byte Java. Được phát hành vào năm 2011, kiến ​​trúc ARMv8-A đã thêm hỗ trợ cho không gian địa chỉ 64 bit và số học 64 bit với tập lệnh có độ dài cố định 32 bit mới.[5]

Với hơn 100 tỷ bộ xử lý ARM được sản xuất tính đến năm 2017, ARM là kiến ​​trúc tập lệnh được sử dụng rộng rãi nhất và kiến ​​trúc tập lệnh được sản xuất với số lượng lớn nhất.[6][7][8][9][10] Hiện tại, các lõi Cortex được sử dụng rộng rãi, các lõi "cổ điển" cũ hơn và các biến thể lõi SecurCore chuyên dụng có sẵn cho mỗi loại này để bao gồm hoặc loại trừ các khả năng tùy chọn.

Lịch sử phát triển

[sửa | sửa mã nguồn]

Nhà sản xuất máy tính Acorn Computer của Anh lần đầu tiên phát triển kiến ​​trúc Acorn RISC Machine (ARM)[11][12] vào những năm 1980 để sử dụng trong các máy tính cá nhân của mình.Các sản phẩm dựa trên ARM đầu tiên của hãng là các mô-đun đồng xử lý cho loạt máy tính BBC Micro. Sau khi máy tính BBC Micro thành công, Acorn Computer đã cân nhắc cách chuyển từ bộ xử lý MOS Technology 6502 tương đối đơn giản để giải quyết các thị trường kinh doanh giống như thị trường đã bị thống trị bởi IBM PC, được đưa ra vào năm 1981. Kế hoạch Acorn Business Computer (ABC) yêu cầu một số bộ xử lý thứ hai được chế tạo để hoạt động với nền tảng BBC Micro, nhưng các bộ xử lý như Motorola 68000 và National Semiconductor 32016 được coi là không phù hợp và 6502 không đủ mạnh cho giao diện người dùng dựa trên đồ họa.[13]

Theo Sophie Wilson, tất cả các bộ xử lý được thử nghiệm tại thời điểm đó đều hoạt động giống nhau, với băng thông khoảng 4 Mbps.[14]

Sau khi thử nghiệm tất cả các bộ xử lý có sẵn và thấy chúng thiếu, Acorn quyết định nó cần một kiến trúc mới. Lấy cảm hứng từ các bài báo từ dự án Berkeley RISC, Acorn đã cân nhắc việc thiết kế bộ xử lý của riêng mình.[15] Chuyến thăm tới Western Design Center ở Phoenix, nơi 6502 đang được cập nhật bởi một công ty duy nhất có hiệu quả, cho thấy các kỹ sư của Acorn Steve Furber và Sophie Wilson họ không cần nguồn lực lớn và nghiên cứu hiện đại và cơ sở phát triển.[16]

Wilson đã phát triển bộ hướng dẫn, viết mô phỏng bộ xử lý trong BBC BASIC chạy trên BBC Micro với bộ xử lý 6502 thứ 2. Điều này đã thuyết phục các kỹ sư Acorn rằng họ đang đi đúng hướng. Wilson đã tiếp cận Giám đốc điều hành của Acorn, Hermann Hauser và yêu cầu nhiều tài nguyên hơn. Hauser đã chấp thuận và tập hợp một nhóm nhỏ để triển khai mô hình của Wilson về phần cứng.

Acorn RISC Machine: ARM2

[sửa | sửa mã nguồn]

Dự án Acorn RISC Machine chính thức bắt đầu vào tháng 10 năm 1983. Họ chọn VLSI Technology làm đối tác silicon, vì họ là nguồn cung cấp ROM và chip tùy chỉnh cho Acorn. Wilson và Furber trưởng nhóm thiết kế. Họ đã triển khai nó với một đặc tính hiệu quả tương tự như 6502. Mục tiêu thiết kế chính là đạt được xử lý đầu vào / đầu ra có độ trễ thấp như gián đoạn như 6502. Kiến trúc truy cập bộ nhớ của 6502 đã cho phép các nhà phát triển sản xuất máy nhanh mà không không tốn phần cứng truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA).

Các mẫu silicon ARM đầu tiên hoạt động tốt khi lần đầu tiên được nhận và thử nghiệm vào ngày 26 tháng 4 năm 1985.[1]

Ứng dụng ARM đầu tiên là bộ xử lý thứ hai cho BBC Micro, nơi nó giúp phát triển phần mềm mô phỏng để hoàn thành việc phát triển các chip hỗ trợ (VIDC, IOC, MEMC) và tăng tốc phần mềm CAD được sử dụng trong phát triển ARM2. Wilson sau đó viết lại BBC BASIC bằng hợp ngữ ARM. Kiến thức chuyên sâu thu được từ việc thiết kế bộ hướng dẫn cho phép mã rất dày đặc, khiến ARM BBC BASIC trở thành một thử nghiệm cực kỳ tốt cho bất kỳ trình giả lập ARM nào.[17] Mục đích ban đầu của một máy tính chủ yếu dựa trên ARM đã đạt được vào năm 1987 với việc phát hành Acorn Archimedes. Năm 1992, Acorn một lần nữa giành giải Queen's Award for Technology cho ARM.

ARM2 nổi bật với bus dữ liệu 32 bit, không gian địa chỉ 26 bit và 27 thanh ghi 32 bit. Tám bit từ thanh ghi bộ đếm chương trình có sẵn cho các mục đích khác; sáu bit trên cùng (có sẵn do không gian địa chỉ 26 bit) được dùng làm cờ trạng thái và hai bit dưới cùng (có sẵn vì bộ đếm chương trình luôn được căn chỉnh từ) được sử dụng cho các chế độ cài đặt. Bus địa chỉ được mở rộng lên 32 bit trong ARM6, nhưng mã chương trình vẫn phải nằm trong bộ nhớ 64MB đầu tiên ở chế độ tương thích 26 bit, do các bit dành riêng cho các cờ trạng thái.[18] ARM2 có số lượng bóng bán dẫn chỉ 30.000, so với model 68000 cũ hơn của Motorola có khoảng 40.000.[19] Phần lớn sự đơn giản này đến từ việc thiếu microcode (đại diện cho khoảng một phần tư đến một phần ba của 68000) và từ (giống như hầu hết các CPU trong ngày) không bao gồm bất kỳ bộ đệm nào. Sự đơn giản này cho phép tiêu thụ năng lượng thấp, nhưng hiệu năng tốt hơn so với Intel 80286. Một người kế nhiệm, ARM3, được sản xuất với bộ đệm 4 KB, giúp cải thiện hiệu năng hơn nữa.[20]

Advanced RISC Machines Ltd. — ARM6

[sửa | sửa mã nguồn]

Vào cuối những năm 1980, Apple Computer và VLSI Technology bắt đầu làm việc với Acorntreen phiên bản mới hơn của ARM core. Năm 1990, Acorn tách khỏi nhóm thiết kế thành một công ty mới có tên Advanced RISC Machines Ltd.,[21][22][23] trở thành ARM Ltd khi công ty mẹ của nó, ARM Holdings, niêm yết trên sàn London Stock Exchange và NASDAQ năm 1998.[24] Công việc mới của Apple-ARM cuối cùng sẽ phát triển thành ARM6, được phát hành lần đầu tiên vào đầu năm 1992. Apple đã sử dụng ARM610 dựa trên ARM6 làm cơ sở cho PDA Apple Newton của họ.

Những giấy phép đầu tiên

[sửa | sửa mã nguồn]

Năm 1994, Acorn đã sử dụng ARM610 làm CPU chính trên hệ thống RiscPC của họ. DEC được cấp phép kiến ​​trúc ARMv4 và sản xuất StrongARM.[25] Với tốc độ 233 MHz, CPU này chỉ tiêu tốn một watt (phiên bản mới hơn tiêu thụ ít hơn nhiều). Công việc này sau đó đã được chuyển cho Intel như một phần của thỏa thuận giải quyết vụ kiện và Intel đã nắm lấy cơ hội để bổ sung dòng i960 của họ với StrongARM. Intel sau đó đã phát triển triển khai hiệu suất cao của riêng mình có tên XScale, công ty đã bán cho Marvell. Số lượng bóng bán dẫn của lõi ARM về cơ bản vẫn giống nhau trong suốt những thay đổi này; ARM2 có 30,000 transistors,[26] trong khi ARM6 tăng lên 35,000.[27]

Thị phần

[sửa | sửa mã nguồn]

Năm 2005, khoảng 98% tổng số điện thoại di động được bán đã sử dụng ít nhất một bộ xử lý ARM.[28] Năm 2010,các nhà sản xuất chip dựa trên kiến ​​trúc ARM đã báo cáo lô hàng 6,1 tỷ bộ xử lý dựa trên ARM, chiếm 95% điện thoại thông minh, 35% TV kỹ thuật số và hộp giải mã và 10% máy tính di động.Năm 2011, kiến ​​trúc ARM 32 bit là kiến ​​trúc được sử dụng rộng rãi nhất trong các thiết bị di động và là kiến ​​trúc 32 bit phổ biến nhất trong các hệ thống nhúng.[29] Trong năm 2013, 10 tỷ đã được sản xuất.[30] và "chip dựa trên ARM được tìm thấy trong gần 60% thiết bị di động trên thế giới".[31]

Cấp phép

[sửa | sửa mã nguồn]

Giấy phép lõi

[sửa | sửa mã nguồn]

Hoạt động kinh doanh chính của ARM Holdings là bán các IP cores, các giấy phép được dùng để tạo các microcontrollers (MCUs), CPUs, và systems-on-chips dựa trên các cores của họ. Nhà sản xuất thiết kế gốc kết hợp lõi ARM với các phần khác để tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh, điển hình là một thiết bị có thể được chế tạo trong các Nhà máy chế tạo chết bán dẫn (fabs) với chi phí thấp và vẫn mang lại hiệu suất đáng kể. Việc triển khai thành công nhất là ARM7TDMI với hàng trăm triệu được bán ra. Atmel đã là một trung tâm thiết kế tiền thân trong hệ thống nhúng dựa trên ARM7TDMI.

Các kiến ​​trúc ARM được sử dụng trong điện thoại thông minh, PDA và các thiết bị di động khác có phạm vi từ ARMv5 đến ARMv7-A, được sử dụng trong các thiết bị cấp thấp và tầm trung, đến ARMv8-A được sử dụng trong các thiết bị cao cấp hiện tại.

Vào năm 2009, một số nhà sản xuất đã giới thiệu netbook dựa trên CPU kiến ​​trúc ARM, cạnh tranh trực tiếp với netbook dựa trên Intel Atom.[32] Theo công ty phân tích IHS iSuppli, vào năm 2015, các mạch tích hợp ARM có thể có trong 23% của tất cả các máy tính xách tay.[33]

ARM Holdings cung cấp nhiều điều khoản cấp phép, khác nhau về chi phí và khả năng cung cấp. ARM Holdings cung cấp cho tất cả những người được cấp phép một mô tả phần cứng tích hợp của lõi ARM cũng như bộ công cụ phát triển phần mềm hoàn chỉnh (trình biên dịch, trình gỡ lỗi, bộ phát triển phần mềm) và quyền bán silicon được sản xuất có chứa CPU ARM.

Các gói SoC tích hợp các thiết kế cốt lõi của ARM bao gồm ba thế hệ đầu tiên của Nvidia Tegra, gia đình Quatro của CSR, Nova và NovaThor của ST-Ericsson, Precision32 MCU của Silicon Labs, các sản phẩm OMAP của Texas, các sản phẩm Hummingbird và Exynos của Samsung, A4, A5 và A5 Freescale của i.MX.

Những người được cấp phép Fabless, những người muốn tích hợp lõi ARM vào thiết kế chip của riêng họ, thường chỉ quan tâm đến việc mua lõi sở hữu trí tuệ bán dẫn đã được xác minh sẵn sàng để sản xuất. Với những khách sạn này, ARM Holdings cung cấp một mô tả danh sách mạng cổng của ARM core, cùng với một mô hình mô phỏng trừu tượng và các chương trình thử nghiệm để hỗ trợ tích hợp và xác minh thiết kế. Nhiều khách hàng tham vọng hơn, bao gồm các nhà sản xuất thiết bị tích hợp (IDM), chọn mua các vi xử lý IP dưới dạng RTL (Verilog). Với RTL tổng hợp, khách hàng có khả năng thực hiện tối ưu hóa mức độ kiến ​​trúc và các phần mở rộng. Điều này cho phép nhà thiết kế đạt được các mục tiêu thiết kế kỳ lạ không thể có với một danh sách mạng không thay đổi (tốc độ xung nhịp cao, mức tiêu thụ điện năng rất thấp, phần mở rộng tập lệnh, v.v.). Mặc dù ARM Holdings không cấp cho khách hàng được cấp phép quyền bán lại kiến ​​trúc ARM, nhưng khách hàng được cấp phép có thể tự do bán sản phẩm được sản xuất như thiết bị chip, bảng đánh giá và hệ thống hoàn chỉnh. Các hãng bán dẫn có thể là một trường hợp đặc biệt; họ không chỉ được phép bán silicon thành phẩm có chứa lõi ARM, mà họ còn có quyền tái sản xuất lõi ARM cho các khách hàng khác.

ARM Holdings bán IP dựa trên giá trị cảm nhận. Các lõi ARM hiệu suất thấp hơn thường có chi phí giấy phép thấp hơn các lõi hiệu suất cao hơn. Trong các điều khoản triển khai, một lõi tổng hợp có giá cao hơn một lõi cứng (hộp đen). Các vấn đề phức tạp về giá, một nhà máy có giấy phép ARM, như Samsung hoặc Fujitsu, có thể cung cấp cho khách hàng fab giảm chi phí cấp phép. Để đổi lấy việc mua lõi ARM thông qua các dịch vụ thiết kế nội bộ của nhà máy bán dẫn, khách hàng có thể giảm hoặc loại bỏ việc thanh toán phí giấy phép trả trước của ARM.

So với các nhà máy bán dẫn chuyên dụng (như TSMC và UMC) không có dịch vụ thiết kế nội bộ, Fujitsu/Samsung tính phí gấp hai đến ba lần cho mỗi wafer được sản xuất.[cần dẫn nguồn]Đối với các ứng dụng khối lượng thấp đến trung bình, một nhà máy dịch vụ thiết kế cung cấp mức giá chung thấp hơn (thông qua trợ cấp phí giấy phép). Đối với các bộ phận được sản xuất hàng loạt với khối lượng lớn, việc giảm chi phí dài hạn có thể đạt được thông qua việc định giá wafer thấp hơn sẽ giảm tác động của chi phí NRE (Kỹ thuật không định kỳ) của ARM, làm cho nhà máy chuyên dụng trở thành lựa chọn tốt hơn.

Các công ty đã thiết kế chip với lõi ARM bao gồm công ty con Annapurna Labs của Amazon.com,[34] Analog Devices, Apple, AppliedMicro (bây giờ là: MACOM Technology Solutions),[35] Atmel, Broadcom, Cypress Semiconductor, Freescale Semiconductor (bây giờ là NXP Semiconductors), Maxim Integrated, Nvidia, NXP, Qualcomm, Renesas, Samsung Electronics, ST Microelectronics, Texas Instruments và Xilinx.

Giấy phép kiến ​​trúc

[sửa | sửa mã nguồn]

Các công ty cũng có thể có được giấy phép kiến ​​trúc ARM để thiết kế lõi CPU của riêng họ bằng cách sử dụng các bộ hướng dẫn ARM. Các lõi này phải tuân thủ đầy đủ kiến ​​trúc ARM. Các công ty đã thiết kế các lõi thực hiện kiến ​​trúc ARM bao gồm Apple, ApplicationMicro, Broadcom, Cavium (hiện tại: Marvell), Nvidia, Qualcomm và Samsung Electronics.

Các dạng lõi

[sửa | sửa mã nguồn] Bài chi tiết: Danh sách các vi kiến trúc ARM

Kiến trúc	Corerộng bit	Cores		Hồ sơ	Ghi chú
		ARM Holdings	Bên thứ 3
ARMv1	32[a 1]	ARM1	Classic
ARMv2	32[a 1]	ARM2, ARM250, ARM3	Amber, STORM Open Soft Core[36]	Classic
ARMv3	32[a 2]	ARM6, ARM7	Classic
ARMv4	32[a 2]	ARM8	StrongARM, FA526, ZAP Open Source Processor Core[37]	Classic
ARMv4T	32[a 2]	ARM7TDMI, ARM9TDMI, SecurCore SC100	Classic
ARMv5TE	32	ARM7EJ, ARM9E, ARM10E	XScale, FA626TE, Feroceon, PJ1/Mohawk	Classic
ARMv6	32	ARM11	Classic
ARMv6-M	32	ARM Cortex-M0, ARM Cortex-M0+, ARM Cortex-M1, SecurCore SC000	Vi điều khiển
ARMv7-M	32	ARM Cortex-M3, SecurCore SC300	Vi điều khiển
ARMv7E-M	32	ARM Cortex-M4, ARM Cortex-M7	Microcontroller
ARMv8-M	32	ARM Cortex-M23,[38] ARM Cortex-M33[39]	Microcontroller	[40]
ARMv7-R	32	ARM Cortex-R4, ARM Cortex-R5, ARM Cortex-R7, ARM Cortex-R8	Thời gian thực
ARMv8-R	32	ARM Cortex-R52	Thời gian thực	[41][42][43]
ARMv7-A	32	ARM Cortex-A5, ARM Cortex-A7, ARM Cortex-A8, ARM Cortex-A9, ARM Cortex-A12, ARM Cortex-A15, ARM Cortex-A17	Qualcomm Krait, Scorpion, PJ4/Sheeva, Apple Swift	Application
ARMv8-A	32	ARM Cortex-A32	Application
ARMv8-A	64/32	ARM Cortex-A35,[44] ARM Cortex-A53, ARM Cortex-A57,[45] ARM Cortex-A72,[46] ARM Cortex-A73[47]	X-Gene, Nvidia Project Denver, Cavium Thunder X[48][49][50], AMD K12, Apple Cyclone/Typhoon/Twister/Hurricane/Zephyr, Qualcomm Kryo, Samsung M1 và M2 ("Mongoose")[51]	Application	[52][53]
ARMv8.1-A	64/32	TBA	ThunderX2[54]	Application
ARMv8.2-A	64/32	ARM Cortex-A55,[55] ARM Cortex-A75,[56] ARM Cortex-A76[57]	Application	[58]
ARMv8.3-A	64/32	TBA	Apple A12 Bionic	Application
ARMv8.4-A	64/32	TBA	Application

1. ^ a b Although most datapaths and CPU registers in the early ARM processors were 32-bit, addressable memory was limited to 26 bits; with upper bits, then, used for status flags in the program counter register.
2. ^ a b c ARMv3 included a compatibility mode to support the 26-bit addresses of earlier versions of the architecture. This compatibility mode optional in ARMv4, and removed entirely in ARMv5.

ARM Holdingscung cấp một danh sách các nhà cung cấp triển khai lõi ARM trong thiết kế của họ (sản phẩm tiêu chuẩn dành riêng cho ứng dụng (ASSP), bộ vi xử lý và vi điều khiển).[59]

Kiến trúc 32-bit

[sửa | sửa mã nguồn]

Kiến trúc ARM 32-bit, như ARMv7-A (dùng trên AArch32), là kiến trúc thông dụng nhất được sử dụng trên các thiết bị di động từ năm 2011.[29]

Các lưu ý về thiết kế

[sửa | sửa mã nguồn]

Để đạt được một thiết kế gọn, đơn giản và nhanh, các nhà thiết kế ARM xây dựng nó theo kiểu nối cứng không có vi chương trình, giống với bộ vi xử lý 8-bit 6502 đã từng được dùng trong các máy vi tính trước đó của hãng Acorn.

Cấu trúc ARM bao gồm các đặc tính của RISC như sau:

• Cấu trúc nạp/lưu trữ.
• Không cho phép truy xuất bộ nhớ không thẳng hàng (bây giờ đã cho phép trong lõi Arm v6)
• Tập lệnh trực giao
• File thanh ghi lớn gồm 16 x 32-bit
• Chiều dài mã máy cố định là 32 bit để dễ giải mã và thực hiện pipeline, để đạt được điều này phải chấp nhận giảm mật độ mã máy.
• Hầu hết các lệnh đều thực hiện trong vòng một chu kỳ đơn.

So với các bộ vi xử lý cùng thời như Intel 80286 và Motorola 68020, trong ARM có một số tính chất khá độc đáo như sau:

• Hầu hết tất cả các lệnh đều cho phép thực thi có điều kiện, điều này làm giảm việc phải viết các tiêu đề rẽ nhánh cũng như bù cho việc không có một bộ dự đoán rẽ nhánh.
• Trong các lệnh số học, để chỉ ra điều kiện thực hiện, người lập trình chỉ cần sửa mã điều kiện
• Có một thanh ghi dịch đóng thùng 32-bit mà có thể sử dụng với chức năng hoàn hảo với hầu hết các lệnh số học và việc tính toán địa chỉ.
• Có các kiểu định địa chỉ theo chỉ số rất mạnh
• Có hệ thống con thực hiện ngắt hai mức ưu tiên đơn giản nhưng rất nhanh, kèm theo cho phép chuyển từng nhóm thanh ghi.

Hệ điều hành hỗ trợ

[sửa | sửa mã nguồn]

Tập tin:Android 6.0-en.png

Các hệ điều hành 32-bit

[sửa | sửa mã nguồn]

Lịch sử hệ điều hành

[sửa | sửa mã nguồn]

Máy tính cá nhân dựa trên ARM 32 bit đầu tiên, Acorn Archimedes, đã chạy một hệ điều hành tạm thời có tên Arthur, phát triển thành RISC OS, được sử dụng trên các hệ thống dựa trên ARM sau này của Acorn và các nhà cung cấp khác. Một số máy Acorn cũng có Unix port gọi là RISC iX. (Không được nhầm lẫn với RISC/os, một biến thể Unix hiện đại cho kiến trúc MIPS.)

Hệ điều hành nhúng

[sửa | sửa mã nguồn]

Kiến trúc ARM 32 bit được hỗ trợ bởi một số lượng lớn hệ điều hành nhúng và thời gian thực, bao gồm:

• A2
• Android
• ChibiOS/RT
• Deos
• DRYOS
• eCos
• embOS
• FreeRTOS
• Integrity
• Linux
• Micro-Controller Operating Systems
• MQX
• Nucleus PLUS
• NuttX
• OSE
• OS-9[60]
• Pharos[61]
• Plan 9
• PikeOS[62]
• QNX
• RIOT
• RTEMS
• RTXC Quadros
• SCIOPTA[63]
• ThreadX
• TizenRT
• T-Kernel
• VxWorks
• Windows Embedded Compact
• Windows 10 IoT Core
• Zephyr

Hệ điều hành di động

[sửa | sửa mã nguồn]

Kiến trúc ARM 32 bit là môi trường phần cứng chính cho hầu hết các hệ điều hành thiết bị di động như:

• Android
• Bada
• BlackBerry OS/BlackBerry 10
• Chrome OS
• Firefox OS
• MeeGo
• Sailfish
• Symbian
• Tizen
• Ubuntu Touch
• webOS
• Windows RT
• Windows Mobile
• Windows Phone
• Windows 10 Mobile

Trước đây, nhưng bây giờ đã ngừng:

• iOS 10 và trước đó

Hệ điều hành Desktop/server

[sửa | sửa mã nguồn]

Kiến trúc ARM 32 bit được RISC OS hỗ trợ và nhiều hệ điều hành tương tự Unix bao gồm:

• FreeBSD
• NetBSD
• OpenBSD
• OpenSolaris[64]
• Một vài bản phân phối Linux như:
  • Debian
  • Gentoo
  • Ubuntu

Hệ điều hành 64-bit

[sửa | sửa mã nguồn]

Hệ thống nhúng

[sửa | sửa mã nguồn]

• Integrity[65]
• OSE[66]
• SCIOPTA[63]
• seL4[67]

Hệ điều hành di động

[sửa | sửa mã nguồn]

• iOS hỗ trợ ARMv8-A in iOS 7 and later on 64-bit Apple SoCs. iOS 11 and later only supports 64-bit ARM processors and applications.
• Android supports ARMv8-A in Android Lollipop (5.0) and later.

Hệ điều hành Desktop/server

[sửa | sửa mã nguồn]

• Hỗ trợ cho ARMv8-A đã được tích hợp vào Linux kernel version 3.7 vào cuối 2012.[68] ARMv8-A được hỗ trợ bởi một số bản phân phối Linux như:
  • Debian[69][70]
  • Ubuntu[71]
  • Fedora[72]
  • openSUSE[73]
  • SUSE Linux Enterprise[74]
• Hỗ trợ cho ARMv8-A đã được tích hợp vào FreeBSD vào cuối năm 2014.[75]
• OpenBSD đã thử nghiệm hỗ trợ ARMv8 vào năm 2017.[76]
• NetBSD có hỗ trợ ARMv8 kể từ đầu năm 2018.[77]
• Windows 10 - chạy các ứng dụng 32bit "x86 và ARM 32 bit",[78] cũng như các ứng dụng dekstop ARM64[79][80] gốc. Hỗ trợ cho các ứng dụng ARM 64-bit trong Windows Store sắp ra mắt.[81]

Porting đến hệ điều hành 32- hay 64-bit ARM

[sửa | sửa mã nguồn]

Các ứng dụng Windows được biên dịch lại cho ARM và được liên kết với Winelib – từ dự án Wine có thể chạy trên 32-bit hoặc 64-bit ARM trong Linux (hoặc FreeBSD hoặc các hệ điều hành đủ tương thích khác).[82][83] File nhị phân x86, e.g. khi không được biên dịch đặc biệt cho đã được trình diễn trên ARM bằng cách sử dụng QEMU với Wine (trên Linux và hơn thế nữa),[cần dẫn nguồn] nhưng không hoạt động ở tốc độ tối đa hoặc khả năng tương tự như với Winelib.

Xem thêm

[sửa | sửa mã nguồn]

• ARM big.LITTLE – Kiến trúc điện toán không đồng nhất của ARM
• ARM Accredited Engineer – chương trình chứng nhận
• ARMulator – một trình mô phỏng tập lệnh
• Amber (processor core) – lõi xử lý tương thích ARM nguồn mở
• Meltdown (lỗ hổng bảo mật)[84]

Tham khảo

[sửa | sửa mã nguồn]

1. ^ a b "Some facts about the Acorn RISC Machine" Roger Wilson posting to comp.arch, ngày 2 tháng 11 năm 1988. Truy cập ngày 25 tháng 5 năm 2007.
2. ^ Hachman, Mark (14 tháng 10 năm 2002). “ARM Cores Climb Into 3G Territory”. ExtremeTech (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018.
3. ^ Turley, Jim (ngày 18 tháng 12 năm 2002). “The Two Percent Solution”. Embedded (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018.
4. ^ “Fujitsu drops SPARC, turns to ARM for Post-K supercomputer”. Truy cập ngày 18 tháng 12 năm 2016.
5. ^ “ARM Discloses Technical Details Of The Next Version Of The ARM Architecture” (Thông cáo báo chí). ARM Holdings. ngày 27 tháng 10 năm 2011. Truy cập ngày 20 tháng 9 năm 2013.
6. ^ “MCU Market on Migration Path to 32-bit and ARM-based Devices: 32-bit tops in sales; 16-bit leads in unit shipments”. IC Insights. 25 tháng 4 năm 2013. Truy cập ngày 1 tháng 7 năm 2014.
7. ^ Hachman, Mark (2002). “ARM Cores Climb into 3G Territory”. ExtremeTech.
8. ^ Turley, Jim (2002). “The Two Percent Solution”. www.embedded.com.
9. ^ ARM Holdings eager for PC and server expansion, 1 tháng 2 năm 2011
10. ^ Kerry McGuire Balanza (11 tháng 5 năm 2010), ARM from zero to billions in 25 short years, ARM Holdings, truy cập ngày 8 tháng 11 năm 2012
11. ^ VLSI Technology, Inc. (1990). Acorn RISC Machine Family Data Manual. Prentice-Hall. ISBN 9780137816187.
12. ^ Acorn Archimedes Promotion from 1987. 1987.
13. ^ Manners, David (ngày 29 tháng 4 năm 1998). “ARM's way”. Electronics Weekly. Bản gốc lưu trữ ngày 29 tháng 7 năm 2012. Truy cập ngày 26 tháng 10 năm 2012.
14. ^ Sophie Wilson at Alt Party 2009 (Part 3/8).
15. ^ Chisnall, David (ngày 23 tháng 8 năm 2010). “Understanding ARM Architectures”. Truy cập ngày 26 tháng 5 năm 2013.
16. ^ Furber, Stephen B. (2000). ARM system-on-chip architecture. Boston: Addison-Wesley. ISBN 0-201-67519-6.
17. ^ Acorn Archimedes Promotion from 1987 trên YouTube
18. ^ Richard Murray. “32 bit operation”.
19. ^ Levy, Markus. “The History of The ARM Architecture: From Inception to IPO” (PDF). Truy cập ngày 14 tháng 3 năm 2013.
20. ^ Santanu Chattopadhyay (ngày 1 tháng 1 năm 2010). Embedded System Design. PHI Learning Pvt. Ltd. tr. 9. ISBN 978-81-203-4024-4. Truy cập ngày 15 tháng 3 năm 2013.
21. ^ ARM milestones, ARM company website. Truy cập ngày 8 tháng 4 năm 2015
22. ^ Andrews, Jason (2005). “3 SoC Verification Topics for the ARM Architecture”. Co-verification of hardware and software for ARM SoC design. Oxford, UK: Elsevier. tr. 69. ISBN 0-7506-7730-9. ARM started as a branch of Acorn Computer in Cambridge, England, with the formation of a joint venture between Acorn, Apple and VLSI Technology. A team of twelve employees produced the design of the first ARM microprocessor between 1983 and 1985.
23. ^ Weber, Jonathan (ngày 28 tháng 11 năm 1990). “Apple to Join Acorn, VLSI in Chip-Making Venture”. Los Angeles Times. Los Angeles. Truy cập ngày 6 tháng 2 năm 2012. Apple has invested about $3 million (roughly 1.5 million pounds) for a 30% interest in the company, dubbed Advanced Risc Machines Ltd. (ARM) [...]
24. ^ "ARM Corporate Backgrounder" Lưu trữ 2006-10-04 tại Wayback Machine, ARM Technology.
25. ^ Montanaro, James et al. (1997). "A 160-MHz, 32-b, 0.5-W CMOS RISC Microprocessor" Lưu trữ 2019-01-01 tại Wayback Machine. Digital Technical Journal, vol. 9, no. 1. pp. 49–62.
26. ^ DeMone, Paul (ngày 9 tháng 11 năm 2000). “ARM's Race to Embedded World Domination”. Real World Technologies. Truy cập ngày 6 tháng 10 năm 2015.
27. ^ “March of the Machines”. technologyreview.com. MIT Technology Review. ngày 20 tháng 4 năm 2010. Bản gốc lưu trữ ngày 16 tháng 10 năm 2015. Truy cập ngày 6 tháng 10 năm 2015.
28. ^ Krazit, Tom (ngày 3 tháng 4 năm 2006). “ARMed for the living room”. CNet.com.
29. ^ a b Fitzpatrick, J. (2011). “An Interview with Steve Furber”. Communications of the ACM. 54 (5): 34. doi:10.1145/1941487.1941501.
30. ^ Tracy Robinson (ngày 12 tháng 2 năm 2014). “Celebrating 50 Billion shipped ARM-powered Chips”.
31. ^ Sarah Murry (ngày 3 tháng 3 năm 2014). “ARM's Reach: 50 Billion Chip Milestone”. Bản gốc lưu trữ ngày 25 tháng 5 năm 2019. Truy cập ngày 7 tháng 1 năm 2019.
32. ^ Brown, Eric (2009). “ARM netbook ships with detachable tablet”. Bản gốc lưu trữ ngày 3 tháng 1 năm 2013. Truy cập ngày 7 tháng 1 năm 2019.
33. ^ McGrath, Dylan (ngày 18 tháng 7 năm 2011). “IHS: ARM ICs to be in 23% of laptops in 2015”. EE Times. Truy cập ngày 20 tháng 7 năm 2011.
34. ^ Peter Clarke (ngày 7 tháng 1 năm 2016). “Amazon Now Sells Own ARM chips”.
35. ^ “MACOM Successfully Completes Acquisition of AppliedMicro” (Thông cáo báo chí). ngày 26 tháng 1 năm 2017. Bản gốc lưu trữ ngày 1 tháng 1 năm 2019. Truy cập ngày 7 tháng 1 năm 2019.
36. ^ Nolting, Stephan. “STORM CORE Processor System” (PDF). OpenCores. Truy cập ngày 1 tháng 4 năm 2014.
37. ^ “krevanth/ZAP”. GitHub. Bản gốc lưu trữ ngày 1 tháng 1 năm 2019. Truy cập ngày 13 tháng 10 năm 2016.
38. ^ “Cortex-M23 Processor”. ARM. Truy cập ngày 27 tháng 10 năm 2016.
39. ^ “Cortex-M33 Processor”. ARM. Truy cập ngày 27 tháng 10 năm 2016.
40. ^ “ARMv8-M Architecture Simplifies Security for Smart Embedded”. ARM. Truy cập ngày 10 tháng 11 năm 2015.
41. ^ “ARMv8-R Architecture”. Truy cập ngày 10 tháng 7 năm 2015.
42. ^ “ARM Cortex-R Architecture” (PDF). ARM Holdings. tháng 10 năm 2013. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 1 tháng 1 năm 2019. Truy cập ngày 1 tháng 2 năm 2014.
43. ^ Smith, Ryan (ngày 20 tháng 9 năm 2016). “ARM Announces Cortex-R52 CPU: Deterministic & Safe, for ADAS & More”. Anandtech.com. Truy cập ngày 20 tháng 9 năm 2016.
44. ^ “Cortex-A35 Processor”. ARM. Truy cập ngày 10 tháng 11 năm 2015.
45. ^ “ARM Launches Cortex-A50 Series, the World's Most Energy-Efficient 64-bit Processors” (Thông cáo báo chí). Arm Holdings. Truy cập ngày 31 tháng 10 năm 2012.
46. ^ “Cortex-A72 Processor”. ARM. Truy cập ngày 10 tháng 7 năm 2015.
47. ^ “Cortex-A73 Processor”. ARM. Truy cập ngày 2 tháng 6 năm 2016.
48. ^ “Cavium Thunder X ups the ARM core count to 48 on a single chip”. SemiAccurate. ngày 3 tháng 6 năm 2014. Bản gốc lưu trữ ngày 6 tháng 3 năm 2018. Truy cập ngày 7 tháng 1 năm 2019..
49. ^ “Cavium at Supercomputing 2014”. Yahoo Finance. ngày 17 tháng 11 năm 2014.
50. ^ “Cray to Evaluate ARM Chips in Its Supercomputers”. eWeek. ngày 17 tháng 11 năm 2014.
51. ^ “Samsung Announces Exynos 8890 with Cat.12/13 Modem and Custom CPU”. AnandTech.
52. ^ “ARMv8-A Architecture”. Truy cập ngày 10 tháng 7 năm 2015.
53. ^ “ARMv8 Architecture Technology Preview (Slides); ARM Holdings” (PDF). Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 9 tháng 11 năm 2018. Truy cập ngày 7 tháng 1 năm 2019.
54. ^ “D21500 [AARCH64] Add support for Broadcom Vulcan”. reviews.llvm.org.
55. ^ “Cortex-A55 Processor”. ARM. Truy cập ngày 29 tháng 5 năm 2017.
56. ^ “Cortex-A75 Processor”. ARM. Truy cập ngày 29 tháng 5 năm 2017.
57. ^ “Cortex-A76 Processor”. ARM. Truy cập ngày 11 tháng 10 năm 2018.
58. ^ Berenice Mann (tháng 4 năm 2017). “Arm Architecture – Armv8.2-A evolution and delivery”. community.ARM.com.
59. ^ “Line Card” (PDF). 2003. Truy cập ngày 1 tháng 10 năm 2012.
60. ^ “OS-9 Specifications”. Microware, microware.com. Bản gốc lưu trữ ngày 7 tháng 1 năm 2019.
61. ^ “Pharos”. SourceForge (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018.
62. ^ "PikeOS Safe and Secure Virtualization". Truy cập ngày 10 tháng 7 năm 2013.
63. ^ a b “Safety Certified Real-Time Operating Systems - Supported CPUs”.
64. ^ “ARM Platform Port”. opensolaris.org. Bản gốc lưu trữ ngày 2 tháng 12 năm 2012. Truy cập ngày 29 tháng 12 năm 2012.
65. ^ “Green Hills Software's INTEGRITY-based Multivisor Delivers Embedded Industry's First 64-bit Secure Virtualization Solution”. www.ghs.com. Truy cập ngày 14 tháng 3 năm 2018.
66. ^ “Enea OSE real-time operating system for 5G and LTE-A | Enea”. www.enea.com (bằng tiếng Anh). Bản gốc lưu trữ ngày 1 tháng 1 năm 2019. Truy cập ngày 17 tháng 4 năm 2018.
67. ^ “Supported Platforms”. docs.sel4.systems. Truy cập ngày 23 tháng 11 năm 2018.
68. ^ Linus Torvalds (ngày 1 tháng 10 năm 2012). “Re: [GIT PULL] arm64: Linux kernel port”. Linux kernel mailing list. Bản gốc lưu trữ ngày 31 tháng 8 năm 2013. Truy cập ngày 2 tháng 10 năm 2012.
69. ^ Larabel, Michael (ngày 27 tháng 2 năm 2013). “64-bit ARM Version Of Ubuntu/Debian Is Booting”. Phoronix. Truy cập ngày 17 tháng 8 năm 2014.
70. ^ “Debian Project News - August 14th, 2014”. Debian. ngày 14 tháng 8 năm 2014. Truy cập ngày 17 tháng 8 năm 2014.
71. ^ “Ubuntu Server for ARM”.
72. ^ “Architectures/AArch64”. Truy cập ngày 16 tháng 1 năm 2015.
73. ^ “Portal:ARM/AArch64”. Truy cập ngày 16 tháng 1 năm 2015.
74. ^ “SUSE Linux Enteprise 12 SP2 Release Notes”. Truy cập ngày 11 tháng 11 năm 2016.
75. ^ “64-bit ARM architecture project update”. The FreeBSD Foundation. ngày 24 tháng 11 năm 2014.
76. ^ “OpenBSD/arm64”. Truy cập ngày 7 tháng 8 năm 2017.
77. ^ “NetBSD/arm64”. Truy cập ngày 5 tháng 8 năm 2018.
78. ^ “HP, Asus announce first Windows 10 ARM PCs: 20 hour battery life, gigabit LTE”. Ars Technica (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 22 tháng 1 năm 2018. This new version of Windows 10 is Microsoft's first 64-bit ARM operating system. It'll run x86 and 32-bit ARM applications from the Store, and in due course, 64-bit ARM applications. However, Microsoft hasn't yet finalized its 64-bit ARM SDK. Many pieces are in place (there's a 64-bit ARM compiler, for example), but the company isn't yet taking 64-bit ARM applications submitted to the Store, and there aren't any 64-bit ARM desktop applications either.
79. ^ [1]
80. ^ [2][liên kết hỏng]
81. ^ “Windows is coming back to ARM, this time with 32-bit x86 compatibility”. Ars Technica. Truy cập ngày 16 tháng 12 năm 2016. the full desktop Windows 10 variant is coming to ARM. It will be a 64-bit version, running on Qualcomm's latest and greatest processors (probably the Snapdragon 835), and the way Microsoft describes [..] also regular Win32 desktop applications."
82. ^ “ARM - The Official Wine Wiki”. Truy cập ngày 10 tháng 7 năm 2015.
83. ^ “ARM64 - The Official Wine Wiki”. Truy cập ngày 10 tháng 7 năm 2015.
84. ^ Ltd., Arm. “Arm Security Updates – Arm Developer”. ARM Developer (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 24 tháng 5 năm 2018.

Liên kết ngoài

[sửa | sửa mã nguồn] Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Cấu trúc ARM.

• Website chính thức , ARM Ltd.
• ARM Virtualization Extensions
• ARM Assembler Programming; tutorial, resources, and examples
• The ARM microcontroller Wiki Lưu trữ 2005-05-24 tại Wayback Machine
• GCC ARM improvement project Lưu trữ 2005-04-16 tại Wayback Machine
• Debian GNU/Linux on ARM

x t s Vi điều khiển
Nội dung chính	Vi điều khiển đơn board Special function register
Kiến trúc	68000 8051 ARC ARM AVR CISC MIPS PIC RISC RISC-V
Các họ vi điều khiển	4-bit Am2900 MARC4 S1C6x TLCS-47 TMS1000 μCOM-4 8-bit 6800 68HC05 68HC08 68HC11 S08 RS08 6502 65C134 65C265 MELPS 740 78K 8048 8051 XC800 AVR COP8 H8 PIC10/12/16/17/18 ST6/ST7 STM8 Z8 Z80 eZ80 Rabbit 2000 TLCS-870 16-bit 68HC12/16 C166 CR16/C H8S MSP430 PIC24/dsPIC R8C RL78 TLCS-900 Z8000 32-bit Am29000 ARM/Cortex-M EFM32 LPC SAM STM32 XMC AVR32 CRX FR FR-V H8SX M32R 68000 ColdFire PIC32 PowerPC MPC5xx Propeller SuperH TLCS-900 TriCore V850 RX Z80000 64-bit PowerPC64
Giao diện	Lập trình In-circuit serial programming (ICSP) In-system programming (ISP) Program and Debug Interface (PDI) High-voltage serial programming (HVSP) High voltage parallel programming (HVPP) Bootloader ROM aWire Gỡ lỗi Nexus (standard) Joint Test Action Group (JTAG) debugWIRE (Atmel) In-circuit debugging (ICD) In-circuit emulator (ICE) In-target probe (ITP)
Công cụ mô phỏng	gpsim
Danh sách	Danh sách các vi điều khiển thông dụng Vi điều khiển theo nhà sản xuất Intel NXP/Freescale Infineon Renesas Electronics Danh sách các vi điều khiển hỗ trợ Wi-Fi
Xem thêm	Hệ thống nhúng Programmable logic controller Danh sách các vi xử lý