Arquitectura arm

ARQUITECTURA ARM
1.1.-Funcionamiento de la arquitectura La arquitectura ARM heredó algunas características del RISC de Berkeley: - Arquitectura de carga y almacenamiento. Las instrucciones que acceden a memoria estan separadas de las instrucciones que procesan los datos , ya que en este último caso los datos necesariamente están en registros. - Instrucciones de longitud fija de 32 bits. Parasimplificar la decodificación de las instrucciones. - Formatos de instrucción de 3 direcciones: el operando fuente y el destino se pueden identificar independientemente uno del otro. Posteriormente ARM incorporo algunas características: - Todas las instrucciones se ejecutan en un ciclo de reloj. - Modos de direccionamiento simples (opera con contenido de registros). - Control sobre la unidadaritmética lógica (ALU). - Modos de direccionamiento con incremento y decremento automático de punteros. - Carga y almacenamiento de múltiples instrucciones para maximizar el rendimiento de los datos. - Ejecución condicional de todas las instrucciones. - Set de instrucciones ortogonal, regular o simétrico. En este tipo de set no hay restricciones en los registros usados en las instrucciones, son todosregistros de propósito generales, con muy pocas excepciones. - Técnica “pipeline”. Esta técnica consiste en comenzar la próxima instrucción antes de que la actual haya finalizado. El objetivo es economizar el tiempo. - Excepciones vectorizadas. Las excepciones son condiciones inusuales o inválidas asociadas con la ejecución de una instrucción particular. - Arquitectura “Thumb”. Algunos procesadorestienen esta arquitectura para aplicaciones que necesiten mejorar la densidad de código. La introducción de estas características permite a ARM adquirir un buen equilibrio entre alto rendimiento, escaso tamaño de código, bajo consumo y poca área de silicio. Ejecución de instrucciones ARM: - Instrucciones de procesamiento de datos: Una instrucción que procesa datos requiere de dos operandos , uno deellos siempre es un registro y el otro es un segundo registro o un valor inmediato. El segundo operando pasa a través del registro de desplazamiento de Borrel shifter, donde sufre un desplazamiento, luego se cambia con el primer operando en la ALU. Finalmente el resultado de la ALU se escribe en el registro. Todas estas instrucciones tienes lugar en un único ciclo de reloj.

- Instrucciones detransferencia de datos: Esta instrucción calcula una dirección de memoria de una manera muy similar a la que lo hacen las instrucciones de procesamiento de datos. Se usa un registro como dirección base, al cual se le agrega un desplazamiento que puede ser otro registro o un valor inmediato. Se envía la dirección al registro de direcciones y tiene lugar un segundo ciclo de transferencia de datos. Enlugar de dejar el trayecto de los datos inactivo durante la transferencia de los datos, la ALU retiene las direcciones desde el primer ciclo y esta disponible. Instrucciones de salto Las instrucciones de salto calculan la dirección destino en el primer ciclo. Se extrae un campo inmediato de 24 bits hacia la izquierda para dar un desplazamiento alineáda por palabras, que se agregan al contador deprograma, PC. El resultado es emitido como una dirección de búsqueda de código de operación de una instrucción. - Otras instrucciones ARMs funcionan de manera similar a estas. Modos de funcionamiento del procesador: - Modo usuario, USR, User Mode - Modos “excepciones” El modelo de programación ARM: - Registros del procesador ARM tiene 37 registros , 31 de ellos son registros de 32 bits y los 6restantes son registros de estado. Estos también son de 32 bits pero solo necesitan 12 bits. El conjunto de registros está determinado por el modo de funcionamiento del procesador. En cualquier momento se puede acceder a 16 registros los demás se utilizan para acelerar el proceso de excepción. - El sistema de memoria Además del estado del registro del procesador, un sistema ARM tiene estado de la...