ARM-Rechnerarchitekturen für System-on-Chip-Design

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Judith Böhler
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1 2008 AGI-Information Management Consultants May be used for personal purporses only or by libraries associated to dandelon.com network. Steve Furber ARM-Rechnerarchitekturen für System-on-Chip-Design Übersetzung aus dem Amerikanischen von Gerhard Franken

2 Vorwort n Danksagung 16 Über den Autor 17 1 Grundlagen des Prozessordesigns.* Prozessorarchitektur und -Organisation Abstraktion beim Hardware-Design MUo - ein einfacher Prozessor Befehlssatzdesign Wechselwirkungen beim Prozessordesign Der RISC-Computer Entwicklungsziel: niedriger Energieverbrauch Beispiele und Übungen 55 2 Die ARM-Architektur Acorn RISC Machine (ARM) Architektonisches Erbe Das ARM-Programmiermodell ARM-Entwicklungswerkzeuge Beispiel und Übungen 73 3 ARM-Assemblerprogrammierung Datenverarbeitungsbefehle Datentransfer-Befehle Ablaufsteuerungsbefehle Schreiben einfacher Assemblerprogramme Beispiel und Übungen ARM-Organisation und -Implementierung Organisation der 3-stufigen ARM-Pipeline Organisation der 5-stufigen ARM-Pipeline ARM-Befehlsausführung 113

8 Beispiele und Übungen 55 2 Die ARM-Architektur 59 2.1 Acorn RISC Machine (ARM) 60 2.2 Architektonisches Erbe 61 2.3 Das ARM-Programmiermodell 63 2.4 ARM-Entwicklungswerkzeuge 68 2.

3 4.4 ARM-Implementierung Die ARM-Koprozessorschnittstelle Beispiele und Übungen Der ARM-Befehlssatz Einführung Exceptions Bedingte Ausführung Branch und Branch with Link (B, BL) Branch with exchange und Branch with Link and exchange (BX t BLX) SWI (Software-Interrupt) Befehle zur Datenverarbeitung Multiplikationsbefehle CLZ (Count Leading Zeros; nur V5T-Architektur) Datentransfer-Befehle für einzelne Wörter und unsigned Bytes Datentransfer-Befehle für Halbwörter und signed Bytes Multiple Registertransfer-Befehle Swap-Befehle (SWP) Transfer-Befehle vom Statusregister in Allzweckregister Transfer-Befehle von Allzweckregistern in das Statusregister Koprozessor-Befehle Koprozessor-Datenoperationen Koprozessor-Datentransfers Koprozessor-Registertransfers Breakpoint-Befehl (BKPT; nur V5T-Architektur) Nicht benutzter Befehlsraum Speicherfehler ARM-Architekturvarianten Beispiel und Übungen Architekturelle Unterstützung für Hochsprachen Abstraktion in der Software-Entwicklung Datentypen Gleitpunkt-Datentypen Die ARM-Gleitpunkt-Architektur Ausdrücke Bedingte Anweisungen Schleifen 221

8 Multiplikationsbefehle 161 5.9 CLZ (Count Leading Zeros; nur V5T-Architektur) 164 5.10 Datentransfer-Befehle für einzelne Wörter und unsigned Bytes... 164 5.11 Datentransfer-Befehle für Halbwörter und signed Bytes 167 5.

4 6.8 Funktionen und Prozeduren Nutzung des Speichers Laufzeitumgebung Beispiele und Übungen Der Thumb-Befehlssatz Das Thumb-Bit im CPSR Das Thumb-Programmiermodell Thumb-Sprungbefehle Der Thumb-Software-Interrupt-Befehl» Thumb-Datenverarbeitungsbefehle Einfache Thumb-Registerdatentransfer-Befehle Multiple Thumb-Registerdatentransfer-Befehle Thumb-Breakpoint-Befehl Thumb-Implementierung Thumb-Anwendungen Beispiel und Übungen Architekturelle Unterstützung für die Systementwicklung Die ARM-Speicherschnittstelle AMBA (Advanced Microcontroller Bus Architecture) ARM Reference Peripheral Specification Werkzeuge für das Prototyping von Hardware-Systemen Der ARMulator Die JTAG Boundary Scan-Test-Architektur Die ARM-Debug-Architektur Embedded Trace DSP-Unterstützung Beispiel und Übungen ARM-Prozessorkerne ARM7TDMI ARM ARM9TDMI ARM10TDMI Diskussion Beispiel und Übungen 332

6 Einfache Thumb-Registerdatentransfer-Befehle 252 7.7 Multiple Thumb-Registerdatentransfer-Befehle 253 7.8 Thumb-Breakpoint-Befehl 255 7.9 Thumb-Implementierung 255 7.10 Thumb-Anwendungen 257 7.

5 10 Speicherhierarchie Speicherkapazität und -geschwindigkeit On-Chip-Speicher Caches Cache-Design - ein Beispiel Speichermanagement Beispiele und Übungen Architekturelle Unterstützung für Betriebssysteme Grundlagen von Betriebssystemen Der ARM-System-Control-Coprocessor.* Register der CP15-MPU ARM-MPU CPi5-MMU-Register ARM-MMU-Architektur Synchronisation Kontextumschaltung Input/Output Beispiel und Übungen ARM-CPU-Kerne ARM710T, ARM720T und ARM740T Der ARM Der StrongARM SA Der ARM920T und der ARM940T Der ARM946E-S und der ARM966E-S Der ARM1020E Diskussion Beispiel und Übungen Eingebettete ARM-Anwendungen Der Kommunikationsprozessor Ruby II von VLSI Der VIP (VLSI ISDN Subscriber Processor) Der OneCTM VWS22100 GSM-Chip Der VLSI Bluetooth Baseband Controller von Ericsson Der ARM7500 und der ARM7500FE Der ARM Der SA Beispiele und Übungen 456

3 Register der CP15-MPU 367 11.4 ARM-MPU 370 11.5 CPi5-MMU-Register 371 11.6 ARM-MMU-Architektur 375 11.7 Synchronisation 382 11.8 Kontextumschaltung 383 11.9 Input/Output 386 11.

6 14 Die asynchronen AMULET-ARM-Prozessoren Self-timed-Design AMULETi AMULET AMULET2e AMULET Der Telekommunikations-Controller DRACO Gibt es eine Self-timed-Zukunft? Beispiel und Übungen 486 Anhang A Computerlogik 489 B Glossar 497 C Bibliographie 507 Stichwortverzeichnis 509

6 Der Telekommunikations-Controller DRACO 478 14.7 Gibt es eine Self-timed-Zukunft?

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