ARM==Advanced RISC Machines
它開創了一種嶄新的商業模式，實現了無廠房式工廠，依靠出售芯片技術知識產權的授權來盈利。
其次，ARM是一種architecture，同MIPS、PowerPC、X86等並列。談到架構，這實際上本身就是一個很復雜的概念。就現在的理解來看，架構是一種系統設計藍圖，規划了方方面面的技術規范。應該說，架構是理論，那么采用同樣的架構，實現的形式可以不相同。這也就是為什么同一架構會有那么多衍生的處理器實現。
ARM可以看作是一種技術，是RISC的代表。 應該說，ARM公司位於產業鏈的最上層，盈利也最多。中國國內的一些OEM廠商，只是處於下游的小魚，盈利有限。中國的信息產業要想發展，就必須有自己的核心技術。寫到這里，希望龍芯帶給我們的，是夢想的接近，甚至是實現！（龍芯是兼容MIPS架構）
二、命名規則
這里提到的命名規則，應該分成兩類。
一類是基於ARM Architecture的版本命名規則；
另一類是基於ARM Architecture版本的處理器系列命名規則。
Naming of ARM Architecture versions
| ARMv | n | variants | x（variants） |
分成四個組成部分：
ARMv -- 固定字符，即ARM Version
n -- 指令集版本號。迄今為之，ARM架構版本發布了7個系列，所以n=[1:7]。其中最新的版本是第7版，具體看ARM官方網站。
variants -- 變種。
x（variants） -- 排除x后指定的變種
常見的變種有：
T -- Thumb指令集
M -- 長乘法指令
E -- 增強型DSP指令
J -- Java加速器Jazelle
SIMD -- ARM媒體功能擴展
例如，ARMv5TxM表示ARM指令集版本為5，支持T變種，不支持M變種。
Naming of ARM Processor
采用上述的架構，形成一系列的處理器。有時候還要區分處理器核和處理器系列。不過，在這里其實不用區分太細，畢竟這是功能的小部分的變化，核心是相同的。
規則：ARM{x}{y}{z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{-S}
x -- 處理器系列
y -- 存儲管理/保護單元
z -- cache
T -- 支持Thumb指令集
D -- 支持片上調試
M -- 支持快速乘法器
I -- 支持Embedded ICE，支持嵌入式跟蹤調試
E -- 支持增強型DSP指令
J -- 支持Jazelle
F -- 具備向量浮點單元VFP
-S -- 可綜合版本
ARM體系結構處理器自誕生以來，不斷發展與創新，ARM體系的指令集功能形成了多種版本，為了適合不同的應用場合，各個版本又增加了新的變種，這些變種為該版本的指令集增加了新的功能。不同版本的指令集應用於不同的處理器，這也就形成了ARM處理器系列，ARM系列處理器不同版本實現技術、性能、應用場合個不相同。
ARM體系結構的基本版本
1 版本1
該版本的原型機是ARM1，沒有用於商業產品。 包括下列指令：
l 除乘法指令之外的基本的數據處理指令。
l 基於字節、字和多字的存儲器訪問指令（Load/Store）。
l 包括子程序調用指令BL在內的跳轉指令。
l 供操作系統使用的軟件中斷指令SWI。
本版本中地址空間是26位，目前已經不再使用。
2 版本2
對V1版進行了擴展，包含了對32位結果的乘法指令和協處理器指令的支持。
版本2a是版本2的變種，ARM3芯片采用了版本2a，是第一片采用片上Cache的ARM處理器。版本2a增加了合並Load和Store（SWP）指令。
與版本V1相比，增加了以下指令：
l 乘法指令和乘加指令。
l 支持協處理器操作指令。
l 對於FIQ模式，提供了額外的兩個備份寄存器。
l SWP指令和SWPB指令。
本版本中地址空間是26位，目前已經不再使用。
3 版本3
ARM公司第一個微處理器ARM6核心是版本3的，它作為IP核、獨立的處理器、具有片上高速緩存、MMU和寫緩沖的集成CPU。
版本3的變種版本有版本3G和版本3M。版本3G是不與版本2a向前兼容的版本3，版本3M引入了有符號和無符號數乘法和乘加指令，這些指令產生全部64位結果。
版本3版較以前的版本有較大的改動，主要包括：
l 處理器的地址空間擴展到32位，但除了版本3G外的其他版本是向前兼容的，支持26位的地址空間。
l 當前程序狀態信息從原來的R15寄存器移到當前程序狀態寄存器CPSR中（Current Program Status Register）。
l 增加了程序狀態保存寄存器SPSR（Saved Program Status Register）。
l 增加了兩種異常模式，使操作系統代碼可方便地使用數據訪問中止異常、指令預取中止異常和未定義指令異常。
l 增加了MRS/MSR指令，用於訪問新增的CPSR/SPSR寄存器。
l 修改了原來的從異常中返回的指令。
4 版本4
版本4增加了下列指令：
l 有符號和無符號的半字讀取和寫入指令。
l 帶符號的字節讀取和寫入指令。
l 增加了處理器的系統模式（特權模式）。在該模式下，使用的是用戶模式下的寄存器。
l 為結構定義的操作預留一些SWI（軟中斷指令）空間。
版本4中明確定義了哪些指令會引起未定義指令異常，不再強制要求與以前的26位地址空間兼容。
ARMv4T在ARMv4的基礎上增加了Thumb指令集：處理器有了Thumb狀態，並且有了在ARM狀態和Thumb狀態切換的指令，處理器在ARM狀態執行ARM指令集，在Thumb狀態執行Thumb指令集。
ARMv4和ARMv4T結構的處理器得到了廣泛的應用。SA-110、SA-1110等是基於ARMv4的；ARM7TDMI、ARM720T、ARM9TDMI、ARM940T、ARM920T、Intel的StrongARM等是基於ARMv4T版本。
5 版本5
版本5在版本4的基礎上增加或修改以下指令：
l 提高了T變種中ARM/Thumb混合使用的效率。
l 對於T變種的指令和非T變種的指令使用相同的代碼生成技術。
l 增加了前導零計數（CLZ）指令，該指令可以使整數除法和中斷優先級排隊操作更為有效。
l 增加了軟件斷點（BKPT）指令。
l 為協處理器設計提供了更多可選擇的指令。
l 更加嚴格的定義了乘法指令對條件標志位的影響。
l 帶狀態切換的子程序調用（BLX）指令。
版本5包括v5TE和v5TEJ，v5TE在v5T的基礎上增加了信號處理（DSP）指令集，v5TEJ除了具備v5T的功能外，還可以執行JAVA字節代碼，是在ARM上執行JAVA指令的效率提高了5-10倍，並且降低了功耗。
ARM1020T 是ARMv5T的。
ARM9E-S、ARM966E-S、ARM1020E、ARM 1022E以及XScale是ARMv5TE的。
ARM9EJ-S、ARM926EJ-S、ARM7EJ-S、ARM1026EJ-S是基於ARMv5EJ的。
6 版本6
ARM體系版本6是2001年發布的。其目標是在有效的芯片面積上為嵌入式系統提供更高的性能。ARMv6 包含了ARMv5TEJ的所有指令。為了使現有的軟件，開發方法、設計技術可再利用，ARMv6兼容了ARMv5的內存管理和異常處理。ARMv6主要在多媒體處理、存儲器管理、多處理器支持、數據處理、異常和中斷響應等方面做了改進。
l SIMD（單指令多數據）指令，可使音視頻處理能力提高2-4倍。
l Thumb-2新指令集，混合執行AMR和Thumb代碼，可以提供ARM指令級別的性能和Thumb指令級別的代碼密度。
l 混合大小端和非對齊存儲訪問支持
l TrustZone安全技術，在硬件上提供可信區域和不可信區域，兩個區域里運行的代碼有不同的權限。讓經過認證的代碼運行在可信區域，未經過認證的代碼運行在不可信區域，從而提高系統的安全性。
采用ARMv6核的處理器是ARM11系列。
ARM1136J(F)-S基於ARMv6主要特性有SIMD、Thumb、Jazelle、DBX、(VFP)、MMU。
ARM1156T2(F)-S基於ARMv6T2 主要特性有SIMD、Thumb-2、(VFP)、MPU。
ARM1176JZ(F)-S基於ARMv6KZ 在 ARM1136EJ(F)-S 基礎上增加MMU、TrustZone。
ARM11 MPCore基於ARMv6K 在ARM1136EJ(F)-S基礎上可以包括1-4 核SMP、MMU。
7 版本7
2004年發布了新的ARMv7體系結構。全新的ARMv7是基於ARMv6的，ARMv7采用了Thumb-2技術，體積比32位ARM代碼減小31%，性能比16位Thumb代碼高出38%。同時，ARMv7保持了對已有ARM代碼的兼容性。此外，ARMv7還支持改良的運行環境，以迎合不斷增加的JIT（Just In Time）和DAC（DynamicAdaptive Compilation）技術的使用。
ARMv7的增加的特性有：
l 改進的Thumb-2指令集。
l NEON多媒體技術，將DSP和多媒體處理能力提高了近4倍。
l VFPv3改良的浮點運算。
l 動態編譯支持。
ARM體系結構的變種
1 Thumb指令集（T變種）
Thumb指令集是將ARM指令集中的一部分指令重新編碼形成的一個子集, Thumb指令長度是16位的。使用Thumb指令可以得到比ARM指令更高的代碼密度，這有助於減小系統的存儲器容量，從而降低系統的成本。另外，對於數據線是8或16位的系統，使用Thumb指令集可以取得好於使用ARM指令集的性能。在ARM體系命名中通用“T”來表示該版本支持Thumb指令集。在ARMv4T中使用v1版Thumb指令集；ARMv5T使用v2版的Thumb指令集。和Thumb v1相比Thumb v2 具有如下特點：
l 通過對指令的修改，來提高ARM指令和Thumb指令混合使用是的效率。
l 增加軟件斷點指令。
l 嚴格定義了Thumb乘法指令對條件標志位的影響。
與ARM指令集相比，Thumb指令集具有以下局限性：
l 完成相同的操作，Thumb指令通常需要更多的指令。
l Thumb指令集沒有包含進行異常處理時需要的一些指令，異常返回時需要從ARM狀態返回。
2 長乘法指令（M變種）
M變種增加了兩條用於進行長乘法的ARM指令。其中一條用於實現32位整數乘以32位整數，生成64位整數的長乘法操作；另一條指令用於實現32位整數乘以32位位整數，然后加上32位整數，生成64位整數的長乘加操作。
3 增強型DSP指令（E變種）
l E變種包含了一些附加的指令，這些指令用於增強處理器對一些典型的DSP算法的處理性能。主要包括：
l 幾條新的實現16位數據乘法和乘加操作的指令
l 實現飽和的帶符號數的加減法操作的指令。所謂飽和的帶符號數的加減法操作是在加減法操作溢出時，結果並不進行卷繞（Wrapping around），而是使用最大的整數或最小的負數來表示。
l 進行雙字數據操作的指令，包括雙字讀取指令LDRD、雙字寫入指令STRD和協處理器的寄存器傳輸指令MCRR/MRRC。
l Cache預取指令PLD
4 Java加速器Jazelle（J變種）
ARM的Jazelle技術將Java的優勢和先進的32位RISC芯片完美地結合在一起。Jazelle技術提供了Java加速功能，可以得到比普通Java虛擬機高得多的性能。與普通的Java虛擬機相比，Jazelle使代碼運行速度提高了8倍，而且功耗降低了80%,Jazelle技術使得程序員可以在一個單獨的處理器上同時運行Java應用程序、已經建立好的操作系統、中間件以及其他的應用程序。與使用協處理器和雙處理器相比，使用單獨得處理器可以在提供高性能的同時，保證低功耗和低成本。ARM體系版本4TEJ最早包含了J變種，用字符J表示J變種。
5 SIMD變種（ARM媒體功能擴展）
ARM媒體功能擴展SIMD技術極大地提高了嵌入式應用系統的音頻和視頻處理器能力，它可使微處理器的音頻和視頻性能提高4倍。新一代的Internet應用產品、移動電話和PDA等設備終端需要提供高性能的流式媒體，包括音頻和視頻等。而且這些設備需要提供更加人性化的界面，包括語言輸入和手寫輸入等。這樣，就對處理器的數字信號處理能力提出了很高的要求，同時還必須保證低功耗。ARM的SIMD媒體功能擴展為這些應用系統提供了解決方案，它為包括音頻和視頻處理在內的應用系統提供了優化功能，其主要特點如下：
●使處理器的音頻和視頻處理的性能提高了2～4倍。
●可同時進行2個16位操作數或者4個8位操作數的運算。
●用戶可自定義飽和運算的模式。
●可進行2個16位操作數的乘加/乘減運算及32位乘以32位的小數乘加運算。
●同時8 /16位選擇操作。
ARM11是基於ARMv6架構建成的。基於ARMv6架構的處理器包括ARM1136J(F)‐S，ARM1156T2(F)‐S，以及ARM1176JZ(F)‐S。ARMv6是ARM進化史上的一個重要里程碑：從那時候起，許多突破性的新技術被引進，存儲器系統加入了很多的嶄新的特性，單指令流多數據流（SIMD）指令也是從v6開始首次引入的。而最前衛的新技術，就是經過優化的Thumb‐2指令集，它專為低成本的單片機及汽車組件市場。
基於從ARMv6開始的新設計理念，ARM進一步擴展了它的CPU設計，成果就是ARMv7架構的閃亮登場。在這個版本中，內核架構首次從單一款式變成3種款式。
1） 款式A：設計用於高性能的"開放應用平台"--越來越接近電腦了。
2） 款式R：用於高端的嵌入式系統，尤其是那些帶有實時要求的--又要快又要實時。
3） 款式M：用於深度嵌入的，單片機風格的系統中--本書的主角。
讓我們再進距離地考察這3種款式：
1） 款式A（ARMv7‐A）：需要運行復雜應用程序的"應用處理器"。支持大型嵌入式操作系統，比如Symbian，Linux，以及微軟的WindowsCE和智能手機操作系統WindowsMobile。這些應用需要勁爆的處理性能，並且需要硬件MMU實現的完整而強大的虛擬內存機制，還基本上會配有Java支持，有時還要求一個安全程序執行環境。典型的產品包括高端手機和手持儀器，電子錢包以及金融事務處理機。
2） 款式R（ARMv7‐R）：硬實時且高性能的處理器。標的是高端實時市場。那些高級的玩意，像高檔轎車的組件，大型發電機控制器，機器手臂控制器等，它們使用的處理器不但要很好很強大，還要極其可靠，對事件的反應也要極其敏捷。
3） 款式M（ARMv7‐M）：認准了舊世代單片機的應用而量身定制。在這些應用中，尤其是對於實時控制系統，低成本、低功耗、極速中斷反應以及高處理效率，都是至關重要的。
Cortex系列是v7架構的第一次亮相，其中Cortex‐M3就是按款式M設計的。
到目前為止，Cortex‐M3也是款式M中被撫養成人的獨苗。其它Cortex家族的處理器包括款式A的Cortex‐A8（應用處理器），款式R的Cortex‐R4（實時處理器）。
處理器命名法
以前，ARM使用一種基於數字的命名法。在早期（1990s），還在數字后面添加字母后綴，用來進一步明細該處理器支持的特性。就拿ARM7TDMI來說，T代表Thumb指令集，D是說支持JTAG調試(Debugging)，M意指快速乘法器，I則對應一個嵌入式ICE模塊。后來，這4項基本功能成了任何新產品的標配，於是就不再使用這4個后綴--相當於默許了。但是新的后綴不斷加入，包括定義存儲器接口的，定義高速緩存的，以及定義"緊耦合存儲器（TCM）"的，於是形成了新一套命名法，這套命名法也是一直在使用的。
表一：ARM處理器名字
Jazelle是ARM處理器的硬件Java加速器。
MMU，存儲器管理單元，用於實現虛擬內存和內存的分區保護，這是應用處理器與嵌入式處理器的分水嶺。電腦和數碼產品所使用的處理器幾乎清一色地都帶MMU。但是MMU也引入了不確定性，這有時是嵌入式領域--尤其是實時系統不可接受的。然而對於安全關鍵（safety‐critical）的嵌入式系統，還是不能沒有內存的分區保護的。為解決矛盾，於是就有了MPU。可以把MPU認為是MMU的功能子集，它只支持分區保護，不支持具有"定位決定性"的虛擬內存機制。
到了架構7時代，ARM改革了一度使用的，冗長的、需要"解碼"的數字命名法，轉到另一種看起來比較整齊的命名法。比如，ARMv7的三個款式都以Cortex作為主名。這不僅更加澄清並且"精裝"了所使用的ARM架構，也避免了新手對架構號和系列號的混淆。