<CS> ARM Architecture

1. ARM

• ARM은 Advanced *RISC Machine의 약자로 임베디드 기기에 사용되는 32bit processor

• ARM은 고성능 MPU와 더불어 다양한 병렬 제어 유닛과 통신 인터페이스를 갖추고 있어 다양한 응용을 지원하는 강력한 아키텍처를 구성하고 있음

• 자동차 제어기에서 사용하는 CAN통신 인터페이스가 없어 제어기로는 사용되지 않으며 인포테인먼트 요소인 오디오 및 네비게이션에 주로 사용

• RISC (Reduced Instruction Set Computing)는 CISC에 비해 명령어 구조가 간단하고 명령어 수가 적어 보다 빠르고 효율적으로 처리가 가능
  HOST PC에서 사용하는 대부분의 프로세서는 CISC이며, CISC는 열이 많이 발생하기 때문에 반드시 열을 내려주는 냉각팬이 필요하지만 RISC는 필요 없음 (부피 감소, 따라서 임베디드 시스템에서 RISC 아키텍처 선호)

2. ARM 구조와 명령어 실행

ARM Core 구조

ARM 아키텍처의 기본원리를 이용하여 구현한 프로세서의 핵심 부분으로, 일반적인 프로세서의 기본 구조와 동일하게 레지스터, ALU, 제어장치, 명령어 해석기와 내부에서 서로 정보를 교환하기 위한 데이터 경로로 구성되어 있음

• 명령어 해석기 : 입력되는 명령을 해석하기 위한 장치
• 제어장치 : 제어에 필요한 신호를 내부 및 외부로 구동하는 역할
• ALU (Arithmetic Logic Unit) : 32비트 산술 및 논리 연산을 수행하는 중추로 레지스터 뱅크로부터 2개의 내부 버스가 연결되어 있고, 연산 결과를 레지스터 뱅크 및 어드레스 레지스터로 저장하기 위한 ALU 출력 버스 존재

ARM Processor 구조

ARM 코어에 캐시, MMU, Buffer, TCm, 버스 인터페이스 유닛과 같은 주변회로를 구성한 독립된 형체

• 캐시 : ARM 코어에서 읽기 요청이 있을 때, 명령과 데이터 전달을 최대한 빠르게 하기 위한 고속 메모리 장치이며, 대부분 캐시를 가지고 있는 프로세서는 메모리를 관리하기 위해 MMU 또는 MPU같은 제어장치가 있고, 고속으로 동작하는 코어와 저속으로 동작하는 시스템 버스 사이의 속도 차를 극복하기 위해 버퍼 지원
• MMU : 가상 주소를 물리주소로 변환하는 address 변환 기능이 있어 다양한 어플리케이션을 지원할 수 있음