? ? ? ?指令集的設計是處理器結構中最重要的一個部分，用ARM的術語稱之為ISA（Instruction Set?Architecture）。所有的ARM Cortex-M 處理器均基于Thumb-2技術，在一種工作狀態中允許混合使用16位和32位指令。這一點與傳統的ARM處理器如ARM7TDMI不同。為了更好地理解ARM處理器中不同指令集的差異，接下來我們簡單回顧一下ARM指令集的發展歷史。

? ? ? ? 早期的ARM處理器（在ARM7TDMI處理器之前）僅支持32位ARM指令集。在接下來的數年間，ARM架構從版本1發展到版本4，ARM指令集也隨之不斷發展。ARM指令集功能強大，大多數指令支持條件執行，同時提供了很好的性能。但是與8位和16位架構的處理器相比，32位的ARM指令集需要更多的存儲器空間。隨著手機等設備對32位處理器需求的不斷增加，功耗和成本都變得十分關鍵。如何減少程序占用空間大小的問題亟待解決。

? ? ? ? 在1995年，ARM推出了ARM7TDMI處理器，開始支持一種新的工作狀態，可以運行一種新的16位指令集。這種16位指令集稱為Thumb指令集（Thumb即大拇指，一語雙關，表明它比ARM指令集占用空間更小）。ARM7TDMI可以工作在ARM狀態（默認情況下），也可以工作在Thumb狀態。正常工作時，處理器可以在軟件的控制下在ARM狀態和Thumb狀態間切換。程序的一部分利用ARM指令來編譯，從而獲得更高的性能，其余部分用Thumb指令編譯，從而獲得更高的代碼密度，減少程序占用的空間。利用這種實現機制，應用程序就可以在縮緊代碼大小的同時獲得較高的性能。在有些情況下，Thumb代碼可以比相同條件下的ARM代碼減少30%的程序空間。 ??

? ? ? ? 在ARM7TDMI處理器的設計中，利用一種映射功能可以將Thumb指令翻譯成ARM指令，之后進行解碼。這樣只需要一個指令譯碼器即可。ARM和Thumb兩種工作狀態在新的ARM處理器中仍然支持，例如Cortex-A處理器系列及Cortex-R處理器系列。雖然Thumb指令集能夠提供ARM指令集所能提供的大多數功能，但是它仍然存在一些限制。例如對可操作的寄存器，尋址模式都存在限制，用于數據或地址操作的立即數范圍也有所減少。 ? ? ? ? ? ??

? ? ? ? 2003年，ARM推出了Thumb-2技術，將16位指令集和32位指令集集成到一種工作狀態。Thumb-2指令集是Thumb指令集的超集。許多指令是32位的，因此可以像ARM指令集一樣實現相應操作，但是它與ARM指令集有不同的指令編碼方式。第一個支持Thumb-2技術的處理器是ARM1156T-2處理器。?

? ? ? ? ?在2006年，ARM發布了Cortex-M3處理器。Cortex-M3處理器集成Thumb-2技術，僅支持Thumb工作態。與早期的ARM處理器不同，Cortex-M3處理器不支持ARM指令集。之后更多的Cortex-M處理器發布，為面向不同市場分別采用了Thumb指令集的不同指令范圍。因為Cortex-M3處理器不支持ARM指令集，所以向后不能與傳統的ARM處理器如ARM7TDMI兼容。換句話說，ARM7TDMI上運行的二進制鏡像文件不能在Cortex-M3處理器上運行。Cortex-M3處理器（ARMv7-M）中的Thumb-2指令集是ARM7TDMI ( AR M v4T)處理器中的Thumb指令集的超集，許多ARM指令可以移植到等價的32位Thumb指令，從而使應用的移植更加方便。

? ? ? ? ?ARM指令集仍在不斷發展當中。2011年，ARM發布了ARMv8架構。它包含了一些新的指令集用于64位操作。當前ARMv8架構僅限于Cortex-A處理器，Cortex-M處理器暫不包含這種架構。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ARM指令集发展概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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