Cortex-A7處理器的功能特性介紹 每日熱議

Cortex-A7 處理器是一種由ARM公司推出的基于A(yíng)RMv7-A架構的高能效處理器，從2012年底開(kāi)始被廣泛用于低成本、全功能入門(mén)級智能手機。ARM Cortex?-A7 MPCore? 處理器是 ARM 迄今為止開(kāi)發(fā)的最有效的應用處理器，它顯著(zhù)擴展了 ARM 在未來(lái)入門(mén)級智能手機、平板電腦以及其他高級移動(dòng)設備方面的低功耗領(lǐng)先地位。Cortex-A7 處理器的體系結構和功能集與 Cortex-A15 處理器完全相同，不同之處在于，Cortex-A7 處理器的微體系結構側重于提供最佳能效，因此這兩種處理器可在 big.LITTLE 配置中協(xié)同工作，從而提供高性能與超低功耗的終極組合。

該處理器與為其他Cortex-A系列處理器開(kāi)發(fā)的程序完全兼容，并借鑒了高性能Cortex-A15處理器的設計，采用了包括虛擬化、大物理地址擴展 (LPAE) NEON 高級 SIMD 和 AMBA 4 ACE 一致性等全新技術(shù)。并著(zhù)重考慮了性能與功耗間的平衡。采用了28nm工藝的單個(gè)Cortex-A7 處理器的能源效率是65nm工藝下的ARM Cortex-A8 處理器(被用于2010-2012年間的的許多流行智能手機)的5倍，性能提升50%，而尺寸僅為后者的五分之一。相對于2011年主流智能手機，2013年上市的采用Cortex-A7處理器的手機，其CPU性能提升可高達20%而功耗降低60%。

事實(shí)上，Cortex-A7處理器的體系結構和功能集與Cortex-A15處理器完全相同，不同這處在于，Cortex-A7處理器的微體系結構側重于提供最佳能效，因此這兩種處理器可在big.LITTLE(大小核大小核心伴侶結構)配置中協(xié)同工作，從而提供高性能與超低功耗的終極組合。單個(gè)Cortex-A7處理器的能源效率是ARM Cortex-A8處理器的5倍，性能提升50%，而尺寸僅為后者的五分之一。簡(jiǎn)單點(diǎn)說(shuō)Cortex-A7處理器的特點(diǎn)是在保證性能的基礎上提供了出色的低功耗表現。

(資料圖片僅供參考)

Cortex-A 處理器運行模型

以前的 ARM 處理器有 7 中運行模型： User、 FIQ、 IRQ、 Supervisor(SVC)、 Abort、 Undef和 System，其中 User 是非特權模式，其余 6 中都是特權模式。但新的 Cortex-A 架構加入了TrustZone 安全擴展，所以就新加了一種運行模式： Monitor，新的處理器架構還支持虛擬化擴展，因此又加入了另一個(gè)運行模式： Hyp，所以 Cortex-A7 處理器有9 種處理模式(上電后默認進(jìn)入SVC模式)。

除了 User(USR)用戶(hù)模式以外，其它 8 種運行模式都是特權模式。這幾個(gè)運行模式可以通過(guò)軟件進(jìn)行任意切換，也可以通過(guò)中斷或者異常來(lái)進(jìn)行切換。大多數的程序都運行在用戶(hù)模式，用戶(hù)模式下是不能訪(fǎng)問(wèn)系統所有資源的，有些資源是受限的，要想訪(fǎng)問(wèn)這些受限的資源就必須進(jìn)行模式切換。但是用戶(hù)模式是不能直接進(jìn)行切換的，用戶(hù)模式下需要借助異常來(lái)完成模式切換，當要切換模式的時(shí)候，應用程序可以產(chǎn)生異常，在異常的處理過(guò)程中完成處理器模式切換。

當中斷或者異常發(fā)生以后，處理器就會(huì )進(jìn)入到相應的異常模式種，每一種模式都有一組寄存器供異常處理程序使用，這樣的目的是為了保證在進(jìn)入異常模式以后，用戶(hù)模式下的寄存器不會(huì )被破壞。

corter-a7一共有9種工作模式，分別如下:

1.用戶(hù)模式(usr)：Linux系統應用層程序都在該模式下執行，是非特權模式，不能進(jìn)行處理器的模式切換。

2.快速中斷模式(fiq)：高優(yōu)先級的中斷模式，該模式下能快速地響應事件，有一些專(zhuān)業(yè)的寄存器，不需要備份，從而能快速地相應。

3.外部中斷模式(irq)：一個(gè)低優(yōu)先級的中斷模式，也是一個(gè)標準模式，Linux內核終中斷通常都是使用該模式進(jìn)行中斷處理。

4.特權模式(svc)：在系統復位或者是軟中斷觸發(fā)會(huì )進(jìn)入該模式，由該模式進(jìn)行處理器模式的切換。

5.數據訪(fǎng)問(wèn)中止模式(abt)：當發(fā)送存取異常的時(shí)候會(huì )進(jìn)入該模式。

6.未定義指令中止模式(und)：當CPU執行到一條不能識別的指令時(shí)會(huì )進(jìn)入該模式，例如再ARM的板子上執行x86結構的程序就會(huì )進(jìn)入該模式。

7.系統模式(sys)：linux內核就運行在該模式下，系統模式和用戶(hù)模式共用一套寄存器。

8.監控模式(mon)：主要就是用來(lái)做安全和非安全模式之間的切換的。

9.虛擬化監控模式(hpy)：用于擴展虛擬機的的。

Cortex-A7內核存儲

STM32P1A有兩級cache分別為L(cháng)1和L2;L1又稱(chēng)為一級緩存，在這級cache中又分為1個(gè)32KB的數據cache和1個(gè)32KB的指令cache;L2又稱(chēng)為二級緩存其容量為256KB;

此外Cortex-A7所使用的架構是哈佛架構，即內存中數據和指令是分開(kāi)存儲的。

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