میکروکنترلر (32 بیتی) سری ARMv4 و ARMv3 (ساختار داخلی ؛ نحوه عملکرد ها ، کاربردها) مهندسی برق _ الکترونیک

پژوهشگر و نویسنده:  (  افشین رشید )

نکته : میکروکنترلر سری ARMv3  در سال 1990 شرکت Apple به ARM پیوست و شرکت Advanced RISC Machine توسط این دو تشکیل شد. این شرکت هیچ تراشه ای تولید نمیکند و تمام درامد آن حاصل از فروش حق امتیاز استفاده از هسته های ARM به شرکتهای تولید کننده ی تراشه در جهان است.

پردازنده های ARM پردازنده هایی با معماری Risk میباشند .این پردازنده ها برای کاربرد های قابل حمل بهینه سازی شده اند به صورتی که مصرف توان آنها بسیار کم بوده و میتوان آنها را توسط باتری برای مدت زیادی روشن نگه داشت. استفاده از  فناوری خط لوله (Pipeline) راهی برای افزایش کارایی و سرعت پردازش در انواع سری میکروکنترلر های ARM میباشد. مجموعه دستورالعمل های Thumb در نسخه چهارم ARMv4 معماری ARM معرفی شده است که کدهای بیشتری را برای کاربردهای تولیدکنندگان مختلف فراهم می کند. Thumb یک زیرمجموعه از عمومی ترین دستورالعمل های ARM سی و دو بیتی را که درون کدهای عملیاتی (Opcode- کدهای عملیاتی بخشی از دستورالعمل های زبان ماشین هستند که اجرا شدن عملیات را مشخص می کند) با اندازه شانزده بیت فشرده شده است، فراهم می کند. در زمان اجرا، این دستورالعمل های شانزده بیتی می توانند از وضعیت فشرده خارج شده و به دستورالعمل های ARM سی و دو بیتی مبدل شود یا به طور مستقیم توسط یک واحد رمزگشایی اختصاصی Thumb اجرا شوند. اگر چه کد Thumb نسبت به کد ARM سی و دو بیتی معادل، چهل درصد بیشتر دستورالعمل استفاده می کند، اما به سی درصد فضای کمتر نیاز دارد. همچنین کد Thumb نسبت به کد ARM چهل درصد آهسته تر است. بنابراین Thumb موجب کاهش کارایی می شود و به طور معمول در کارهایی که حساس به کارایی نیستند، کاربرد دارد. Thumb اگرچه موجب کاهش کارایی می شود، اما موجب کاهش مصرف توان سیستم می شود که یک معیار بسیار مناسب برای سیسستم های همراه به شمار می آید.








میکروکنترلر سری (ARMv4)

میکروکنترلر سری (ARMv4) در سال 1996 نسخه ی چهارم ARM منتشر شد . در این نسل دستورات جابجایی داده بین رجیسترها و حافظه  از نوع دو بایتی و تک بایتی به مجموعه دستورات ARM اضافه شد. در این نسخه یک مد کاری دیگر به نام system به ARM اضافه شد .بعد نسخه ی جدید ARMv4T منتشر شده که همان نسخه ی قبل بود, با این تفاوت که  دستورات فشرده 16 بیتی Thumb نیز به آن اضافه شده بود.با این روش برنامه های نوشته شده با کدهای 16 بیتی نیز قابل اجرا بودند و علاوه بر آن میتوانیم برنامه ها را با کدهای 16 بیتی بنویسیم این حالت برای کاهش کد برنامه کاربرد دارد ولی از کارایی و سرکت کمتر برخوردار میباشد.

دستورالعمل های Thumb² در ساختار  میکروکنترلر های۳۲ بیتی  ARMv4

THumb² یک مجموعه از دستورالعمل های سی و دو بیتی است که در کنار دستورالعمل های شانزده بیتی سنتی که در Thumb بکار گرفته شده بود، اجرا می شود. Thumb 2 می تواند نیاز به Thumb را در یک سیستم کاهش داده یا به طور کامل حذف کند. این فناوری در میکروکنترلر های سری ARMv4 موجب بهبود کارایی در برخی مواقع نیز موجب کاهش مصرف توان می شود.

پژوهشگر و نویسنده:  دکتر  (  افشین رشید)

دکترایِ  تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک