arm的发展和主要的内核版本_arm版本

2024年 9月 11日下午9:21 • 激活谷笔记

CPU、操作系统内核、ARM内核与架构的理解【科普】　　学电子的知道，经常会遇到这几个词：CPU、操作内核（Linux/QNX等）和 ARM内核与架构，接下来简单介绍下区别。　　一、CPU 　　CPU，简称中央处理器（Central Processing Unit），其根本任务就是执行指令，对计算机来说最终都是一串由“0”和“1”组成的序列；CPU从逻辑上可以划分成3个模块，分别是控制单、运算单和存储单，这三部分由CPU内部总线连接起来。如下所示：

　　注：　　CISC：“Complex Instruction Set Computer”, 复杂指令系统计算机　　RISC：“Reduced Instruction Set Computing” 精简指令系统计算机　　控制单：　　控制单是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR（InstrucTIon Register）、指令译码器ID（InstrucTIon Decoder）和操作控制器OC（OperaTIon Controller）等，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码（分析）确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。　　运算单：　　是运算器的核心。可以执行算术运算（包括加减乘数等基本运算及其附加运算）和逻辑运算（包括移位、逻辑测试或两个值比较）。相对控制单而言，运算器接受控制单的命令而进行动作，即运算单所进行的全部操作都是由控制单发出的控制信号来指挥的，所以它是执行部件。　　存储单：　　包括CPU片内缓存和寄存器组，是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限，寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途，通用寄存器的数目因微处理器而异。　　我们将上图细化一下，可以得出CPU的工作原理概括如下：

　　二、操作系统内核　　要想弄懂操作系统内核是什么，先来看一段定义：　　“内核”指的是一个提供硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件。内核是操作系统最基本的部分。它是为众多应用程序提供对计算机硬件的安全访问的一部分软件，这种访问是有限的，并且内核决定一个程序在什么时候对某部分硬件操作多长时间。直接对硬件操作是非常复杂的，所以内核通常提供一种硬件抽象的方法来完成这些操作。硬件抽象隐藏了复杂性，为应用软件和硬件提供了一套简洁，统一的接口，使程序设计更为简单。　　内核是操作系统非常重要的组成部分，同时也是操作系统的核心。内核管理着系统资源，内核向上连接着应用程序，向下连接着硬件，它是应用程序和硬件的桥梁。　　简单来说，内核就是为操作系系统提供驱动、内存管理、网络、IO等功能的软件代码。　　内核可以进一步的划分，分为宏内核和微内核。

　　宏内核和微内核最大的区别：　　1、宏内核的用户服务和内核服务都保存在相同的地址空间中，它们都由内核进行统一管理；　　2、微内核的用户服务和内核服务会保存在不同的地址空间中。

宏内核和微内核的差异及优缺点　　三、ARM内核与架构　　从ARM7、ARM9到Cortex-A7、A8、A9、A12、A15再到Cortex-A53、A57等，总之不同版本 ARM 有不同的想法。比如为高速度设计的Cortex A8、A9都是ARMv7a 架构;Cortex M3、M4是ARMv7m架构;前者是内核（不是计算机系统的软件意义上的内核，而是硬件核），后者是指令集的架构。　　ARM的架构都是基于RISC指令集而架构的，而其内核只是实现这一指令集的硬件架构的基础

armv7的系统框架图（该图来自于《cortex_A_series_PG.pdf》）　　以ARMv7为例，从图中可以看到，一个ARMv7的核可能包含以下部分：1、cpu processor：这就是我们常说的CPU；2、cache: 高速缓存； 3、scu：缓存同步单等；CPU只是架构的其中一个单。

基于ARMv7-A架构的Cortex-A9内核（四核处理器）

Cortex-A9处理器架构解析　　注：CORTEX-A系列处理器_liyinuo2017的博客-CSDN博客_cortexa

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