Arm架構科普解讀 Arm架構的底層邏輯和Arm架構的頂層設計
前言
一、架構概述
1.1 馮諾依曼架構
1.2 哈佛架構
1.3 Arm 架構
二、架構圖譜
2.1 三駕馬車
2.2 六代傳承
2.3 最新成員
2.3.1 大師兄 Cortex-A710
2.3.2 二師弟 Cortex-R82
2.3.3 小師妹 Cortex-M85
2.4 架構宗親
2.4.2 神經網絡處理器單元 NPU
三、架構魔法
3.1 派系
3.1.1 Cortex-A 魔法
3.1.2 Cortex-R 魔法
3.1.3 Cortex-M 魔法
3.2 魔法發展史
3.3 微魔法
四、架構演練
4.1 大集結
4.2 排兵布陣
4.3 運籌帷幄，決勝千里之外
4.3.1 上傳下達-控制臺輸出
4.3.3 密令簽發-加密
4.3.4 糧草先行-啟動代碼
4.3.5 整裝待發-鏈接腳本
五、總結
參考
術語
二、架構圖譜
2.1 三駕馬車
Arm 架構根據應用場景不同分為 Cortex-A、Cortex-M、Cortex-R 三個架構家族；
Arm A-Profile 架構主要包括用于移動、 PC 端的 Cortex-A 系列處理器、用于云計算和機器學習的高性能 Neoverse 處理器以及和客戶合作開發的高效能 Cortex-X 系列處理器，后面兩個系列可能形成獨立系列；
Arm M-Profile 架構主要包括 Armv6 的 M0，Armv7 的 Cortex-M3、 Cortex-M4 ，Armv8 的 Cortex-M23、 Cortex-M33 、 Cortex-M35 、Cortex-M55 、Cortex-M85，用于通用 MCU 、IoT 物聯網領域；
Arm R-Profile 架構主要包括 Armv7 的Cortex- R4、 Cortex-R5、 Cortex-R7、 Cortex-R8，Armv8 的 Cortex-R52 、Cortex-R82，用于實時控制領域。
每個架構家族演進既有獨立性又有關聯性。目前 A 系列已經演化到 Armv9 版本、M 系列演化到 Armv8 版本、R系列演化到 Armv8 版本，下面是每個家族代表性處理器的架構。
2.2 六代傳承
Arm 架構從 Armv4 到 Armv9 已經經歷了六個版本；
目前市面活躍的是 Armv7、Armv8、Armv9 三個版本；
各個版本引進/廢棄了不同的功能特性，比如 Armv6 的 Trustzone、 Armv7 的虛擬化，Armv8 的向量擴展 SVE、Armv9 的矩陣擴展 SME 等。
2.3 最新成員
2.3.1 大師兄 Cortex-A710
Cortex-A710 是 Cortex-A78 的增強版，Armv9-A 架構的大核架構，使用起來和上一代基本相同，新的微架構能獲得更好的性能和更低的功耗；增強版的向量計算擴展架構 SVE2 支持；高級 SIMD&DSP 的 NEON 架構支持；兼容 VFPv3 向量浮點的 FPU 浮點架構。
2.3.2 二師弟 Cortex-R82
Cortex-R82 是 R 系列最新的處理器，采用 Armv8 架構，包含 CoreSgiht MDT、GIC、FPU、TCM、SCU、ACP、AXI-S、AXI-M、LLPP、LLRAM 等微架構。
2.3.3 小師妹 Cortex-M85
M85 是 Armv8.1-M 架構，包括 MPU、Helium、PMU、CP、FPU、TCM、AHB、DSP、ETM、PACBTI、APH 等微架構。
2.4 架構宗親
本文講述的 Arm 架構指的是通用處理器架構，并不包含專業處理器。除了通用處理器，Arm 還有圖形處理器和神經網絡處理器。
2.4.1 圖形處理器單元 GPU
GPU 架構分為傳統的 Mali 架構和最新的 Immortalis 架構兩個分支：
Mali目前一共四代，分別是 Utgard，Midgard，Bifrost 和 Valhall
Immortalis 是新推出的架構，以Immortalis-G715 為代表
2.4.2 神經網絡處理器單元 NPU
Ethos - NPUs 是Arm推出的基于神經網絡的機器學習芯片架構，包括 U55、U65、 N78，
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