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【方輝專欄】ARM64體系結構編程與實踐學習筆記（四） A64指令集介紹及編碼格式

2022-07-22

摘要： 本文主要對A64指令集和編碼格式進行介紹。關鍵字：A64指令集、Armv8、體系結構、ARM架構、 編碼格式1. A64指令集介紹指令集是處理器體系結構設計的重點之一。每種新型的架構在設計時就規定了一系列與其硬件電路相配合的指令系統。指令集的先進與否，關系到MCU性能發揮。指令集的完善也是提高微處理器效率的最有效的工具。ARM指令集一直在變化和發展中。Armv8體系結構最大的改變是增加了一個新的64位指令集，這是對原來指令集的有益補充和增強。A64指令集可以處理64位寬的寄存器和數據，并使用64位的指針來訪問內存。Armv8架構在AArch64運行狀態下使用A64指令集，在AArch32運行狀態下使用A32指令集。A64指令集和A32 指令集是不兼容的，它們是兩套完全不一樣的指令集，它們的指令編碼是不一樣的。注意：A64指令集的指令寬度是32位，而不是64位；只能運行在AArch64狀態下。A64匯編指令需要注意以下4點：A64支持指令助記符和寄存器名稱全是大寫或全是小寫字母。使用立即數操作時，立即數前面可以加“#”，也可以不加。“//”用于注釋匯編代碼。通用寄存器前面的“W”表示寄存器低32位，“X”表示64位通用寄存器。A64指令集分類：內存加載和存儲指令多字節內存加載和存儲指令算術和移位指令移位操作指令位操作指令條件操作指令跳轉指令獨占訪問指令內存屏蔽指令異常處理指令2. A64指令編碼格式A64指令集中每條指令的寬度為32位，其中第25-28位用來識別指令的分類，如下圖所示：A64指令集支持64位寬的數據和地址尋址，為什么指令的編碼寬度只有32位？因為A64指令集基于寄存器加載和存儲的體系結構設計，所有的數據加載、存儲以及處理都是在通用寄存器中完成的。ARM64一共有31個通用寄存器，即X0-X30，因此在指令編碼中使用5位寬度，這樣可以索引32個通用寄存器。例如立即數加載指令格式：LDR <Xt> , [ <Xn|SP> ], # <simm>第0-4位為Rt字段，用來描述目標寄存器Xt，可以從X0-X30中選擇。第5-9位為Rn字段，用來描述基地址寄存器Xn，可以從X0-X30中選擇。也可以選擇SP寄存器為第31個寄存器。第12-20位為imm9字段，用于偏移量simm.第21-29位用于指令分類。第30-31位為size字段，當為“11”時表示64位數據寬度，當為“10”時表示32位。+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++關于億道電子億道電子技術有限公司（英文名稱：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是國內資深的研發工具軟件提供商，公司成立于 2002 年，面向中國廣大的制造業客戶提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件開發工具，致力于幫助客戶提高研發管理效率、縮短產品設計周期，提升產品可靠性。20 年來，先后與 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并作為他們在中國區的主要分銷合作伙伴服務了數千家中國本土客戶，為客戶提供從芯片級開發工具、EDA 設計工具、軟件編譯以及測試工具、結構設計工具、仿真工具、電氣設計工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。億道電子憑借多年的經驗積累，真正的幫助客戶實現了讓研發更簡單、更可靠、更高效的目標。歡迎關注“億道電子”公眾號了解更多研發工具軟件知識

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Altium Designer 22.7.1 版本發布，新功能說明

2022-07-22

PCB設計改進支持助焊層輸出中的變量如果您的設計包括帶有“不裝配”元件的變量，這些元件的焊盤上不再有助焊層。所有助焊層輸出類型均已更新以支持此功能。助焊層（深灰色）會自動排除不裝配元件在Edit Project Variant對話框中使用新的Allow variation for paste mask選項，啟用/禁用配置中變量的助焊層輸出。能夠更改調諧對象層屬性您現在可以在Properties屬性面板使用Properties區域中的新Layer下拉菜單來更改調諧對象的層（手風琴“Accordion”、長號“Trombone”和鋸齒“Sawtooth”型），如以下手風琴“Accordion”對象的示例所示。數據管理改進SSH到HTTPS中央存儲庫連接當將更改推送到外部GIT VCS下的項目，或使此類項目在線可用，而其設計所在的中央存儲庫使用SSH協議進行連接（Altium Designer不支持）時，現在您可以選擇嘗試更新中央存儲庫，使用受支持的HTTPS連接協議（前提是中央存儲庫支持該協議）。輸出注釋PDF增強已對輸出注釋PDF報告進行了多項改進。報告的方向進行了調整，提供更佳的可讀性。項目名稱和ID以及新增的文檔名稱為活動鏈接，可點擊打開Altium 365網絡瀏覽器。添加了新的Assignee和Status列，顯示有關注釋的更多信息。可操作軟鎖狀態當多個用戶正在編輯作為工作區項目一部分的相同“軟鎖”文檔時，項目面板中會出現相關的沖突狀態圖標。在此版本中，軟鎖功能提供的沖突狀態圖標現在可以操作。您可以單擊圖標通過恢復編輯來解決沖突。要了解有關實時沖突預防的更多信息，請參閱協作者可視化和沖突預防頁面的沖突預防部分禁用中央存儲庫結構驗證由于無法向SVN中央存儲庫提交，存儲庫驗證功能已被禁用。該功能將在未來的版本中得到改進和恢復。禁用可操作的VCS狀態圖標提供改進的文檔VCS狀態的功能目前已被禁用（默認情況下）。簡要概述，此功能將項目面板中項目文檔的VCS圖標轉換為活動控件，單擊這些控件可以訪問更多特定信息，以及執行適用操作的命令。如果您還沒有體驗到對性能的影響，您可以再次啟用此功能。如需使用此功能，可以在Advanced Settings對話框中啟用UI.ActionableDocumentStatuses選項。平臺改進在分組選項卡中按字母順序對文檔進行排序當大量的文檔打開時，會按文檔類型分組，或者使用Preferences對話框的System - View頁面上的Group documents by kind選項按項目分組。在此版本中，文檔列表按字母順序排序。當在System - View頁面上啟用By document kind選項時，文檔將按字母順序排序。啟用By Project選項后，文檔將在文檔類型中按字母順序排序。下圖示例顯示了按字母順序排列的原理圖文檔分組。此功能處于公開測試階段，如需使用，請在Advanced Settings對話框中啟用UI.DocumentTabDropdownSorting 選項Draftsman改進能夠在Draftsman文檔中添加和編輯注釋此版本添加了在Draftsman文檔中創建和編輯注釋的功能，類似于原理圖和PCB文檔中的現有功能。您可以通過以下方式創建注釋：單擊Comments and Tasks面板中的可用按鈕+Comment。在設計空間的右上角附近單擊+。使用主菜單中的Place ? Comment命令。此功能處于公開測試階段，如需使用，請在Advanced Settings對話框中啟用Draftsman.Comments選項。電路仿真改進為無模型元件自動分配仿真模型您可以使用該功能自動將仿真模型分配給無模型元件。如需使用此功能，請在仿真控制面板Verification階段下的Components without Models區域中單擊Assign Automatically。搜索將在以下來源依次執行：1.本地- 本地存儲的模型，位于Preferences對話框的Simulation – General頁面的“Model path”字段中定義的路徑中。2.庫–Available File-based Libraries對話框的Installed選項卡上列出的已安裝庫。3.服務器- 來自連接工作區的仿真模型。4.Octopart - 云庫中提供的仿真模型。找到的模型將分配給元件，并在元件和仿真模型之間自動映射引腳。自動分配的結果顯示在仿真控制面板中。如果無法將仿真模型正確映射到元件，則該元件將列在仿真控制面板中具有部分指定模型條目的元件下。您可以單擊元件的Edit Model鏈接，打開Sim Model對話框并編輯管腳映射。此功能處于公開測試階段，如需使用，請在Advanced Settings對話框中啟用Simulation.ModelAutoAssign選項。快速訪問仿真通用元件在此版本中，您現在可以從Simulate主菜單快速訪問最常用的仿真通用元件（電阻、電容器、晶體管等）。您也可以在Mixed Sim工具欄上找到這些命令。（文章來源公眾號：Altium）+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++關于億道電子億道電子技術有限公司（英文名稱：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是國內資深的研發工具軟件提供商，公司成立于 2002 年，面向中國廣大的制造業客戶提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件開發工具，致力于幫助客戶提高研發管理效率、縮短產品設計周期，提升產品可靠性。20 年來，先后與 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并作為他們在中國區的主要分銷合作伙伴服務了數千家中國本土客戶，為客戶提供從芯片級開發工具、EDA 設計工具、軟件編譯以及測試工具、結構設計工具、仿真工具、電氣設計工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。億道電子憑借多年的經驗積累，真正的幫助客戶實現了讓研發更簡單、更可靠、更高效的目標。歡迎關注“億道電子”公眾號了解更多研發工具軟件知識

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【方輝專欄】ARM64體系結構編程與實踐學習筆記（三） Cortex-A72處理器介紹

2022-07-21

摘要： 本文主要介紹了Cortex-A72處理器的基本構成。關鍵字：Cortex-A72、Armv8、體系結構、ARM架構、處理器 1. Cortex-A72處理器特性Cortex-A72處理器是Armv8-A架構下的一款高性能、低功耗的處理器。它最多支持4個內核，內置L1和L2高速緩存。Cortex-A72處理器具有以下特性：采用Armv8體系結構規范來設計，ARMv8-A 架構配置文件的完整實現。超標量處理器設計，支持亂序執行的流水線。使用分支目標緩沖區（Branch Target Buffer，BTB）、全局歷史緩沖區（ Global History Buffer，GHB）、返回堆棧及間接預測器進行動態分支預測。48項全關聯L1指令轉換后備緩沖區（Translation Lookaside Buffer，TLB），可以支持4KB/64KB及1MB大小的頁面。32項全關聯L1數據轉換后備緩沖區，可以支持4KB/64KB及1MB大小的頁面。每個處理器內核含有4路關聯的1024項的L2轉換后備緩沖區。48K的L1指令緩存和32K的L1數據緩存。可配置為512K/1M/2M/4M的L2共享緩存基于AMBA4總線協議的高級可擴展接口的一致性擴展[AXI(Advanced eXtensible Interface) Coherency Extensions ,ACE]或一致性集線接口?(Coherent Hub Interface,CHI)支持?PMUv3 架構的性能監控單元(Performance Monitor Unit，PMU)支持多處理器調試的CTI（Cross Trigger Interface ）支持通用中斷控制器GIC(Generic Interrupt Controller)支持多電源域(power domain)的電源管理。2. Cortex-A72處理器組成框圖：2.1指令預取單元指令預取單元從L1指令高速緩存中提取指令，并在每個周期將多達3個指令傳送到指令解碼單元。它支持動態和靜態分支預測。指令預取單元由如下部分組成：L1指令高速緩存：48K3路關聯高速緩存，64字節高速緩存雙位奇偶校驗。48項全關聯L1指令后備緩沖區（TLB）。靜態分支預測器間接預測器返回堆棧緩沖器2.2指令譯碼單元指令解碼單元支持A32/T32/A64和高級SIMD及浮點指令集。指令解碼單元還執行寄存器重名，通過消除寫后寫（WAW）和讀后寫（WAR）的沖突來實現亂序執行。2.3指令分配單元指令分配單元控制譯碼后的指令何時被分配到執行流水線以及返回的結果何時終止。組成：ARM核心通用寄存器SIMD和浮點寄存器集AArch32 CP15 和AArch64系統寄存器2.4 加載/存儲單元加載/存儲單元（LSU）執行加載和存儲指令，包含L1數據存儲系統，并為L2內存子系統的內存一致性請求提供服務。組成:32K兩路組關聯的L1高速緩存，緩存行為64字節。支持32個全關聯的數據后備緩存區（TLB）自動硬件預取器，生成針對L1數據緩存和L1緩存的預取。2.5 L1內存系統L1內存系統保留指令內存系統和數據內存系統。2.6 MMU內存管理單元MMU用來實現虛擬地址到物理地址的轉換。在AArch64狀態下支持長描述符的頁表格式，支持不同大小的頁面。例如4KB/16KB/64KB。2.7 L2 內存系統L2內存系統不僅負責處理每個處理器內核的L1指令和數據緩存仲裁，還通過一致性擴展(ACE) 或 一致性集線接口（CHI）連接到內存系統。+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++關于億道電子億道電子技術有限公司（英文名稱：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是國內資深的研發工具軟件提供商，公司成立于 2002 年，面向中國廣大的制造業客戶提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件開發工具，致力于幫助客戶提高研發管理效率、縮短產品設計周期，提升產品可靠性。20 年來，先后與 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并作為他們在中國區的主要分銷合作伙伴服務了數千家中國本土客戶，為客戶提供從芯片級開發工具、EDA 設計工具、軟件編譯以及測試工具、結構設計工具、仿真工具、電氣設計工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。億道電子憑借多年的經驗積累，真正的幫助客戶實現了讓研發更簡單、更可靠、更高效的目標。歡迎關注“億道電子”公眾號了解更多研發工具軟件知識

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三伏天連續發布高溫預警，天氣預報是否可信？Minitab 用數據告訴你！

2022-07-21

您是否依賴天氣預報？人們通過查詢天氣預報來確定其活動、衣著或旅行打包內容。但是，這些預報真的可靠嗎？還是說只是夸夸其談？您可以使用 Minitab Statistical Software 中的“協助”來確定天氣預報的準確度。動手試試數據集為某地未來 30 天內每一天相對應的第二天、未來 5 天和未來 10 天的預報高溫（用華氏度表示）。數據表還包括每天的實際高溫，以及預報高溫和實際高溫之差。1、查看數據對數據進行圖形化始終是很好的起點。選擇協助 > 圖形分析…，獲得通過哪些圖形可以深入了解此數據的指導。“協助”提供了三個可供選擇的目標。您正在調查預報高溫與實際高溫的匹配程度。這些數據按照發生順序進行記錄，因此，對隨時間變化的變量進行圖形化可能非常有用。選擇“時間序列圖”。由于每種類型的預報都在各自的列中，因此請選擇“Y 數據在多列中”。然后，輸入與三個預報中的每個預報相對應的列，以及列出實際溫度的列。單擊“確定”，Minitab 將生成用于解決此分析假設的報告卡、用于幫助識別數據模式的診斷報告，以及下面的匯總報告。如果預報高溫與實際高溫一致，則時間序列圖上的四條線將在從左到右延伸時緊密貼近。但它們沒有。有時，這些點離得很近，但又會經常突然離得很遠。通常，表示未來 10 天預報高溫的藍線與表示實際高溫的紫線離得特別遠。第二天的預報高溫似乎與實際高溫最為接近。2、檢驗假設時間序列圖表示，第二天、未來 5 天和未來 10 天的預報可靠度不同。為了比較這三個預報并查看數據是否支持此假設，請使用協助 > 假設檢驗...如果您無法確定要用于分析數據的檢驗，請讓“協助”引導您做出正確的選擇。由于這些數據表示三種類型的預報，因此您希望比較兩個以上的樣本。如果您選擇“請幫我選擇”，則可以按照決策樹做出正確選擇。由于此溫度數據是連續的，而且您需要比較兩個以上的樣本，因此決策樹會引導您使用單因子方差分析。按如下所示填寫單因子方差分析的對話框，然后單擊“確定”：“協助”的匯總報告清楚地說明，“均值之間存在顯著差異 (p < 0.05)”。均值比較圖顯示，未來 10 天的預報準確度顯著低于第二天的預報準確度，而未來 5 天的預報與第二天的預報的準確度似乎相等。“協助”還提供報告卡，報告卡針對分析假設來檢查數據并就任何可能的問題向您發出警報，由此您可以確定結果可靠。報告卡已經將一個數據點標記為異常。但是，在檢查此數據點后發現它是準確的，因此應將其保留在分析中。報告卡還確認樣本數量已大到足以檢測差值和滿足正態性假設。您已完成了此分析！分析表明，如果您打算靠天氣預報來決定要穿什么衣服，則第二天的預報或甚至未來 5 天的預報是最可靠的選項。當然，天氣是一個極為復雜且多變的過程，而且此數據僅涵蓋一個位置中 30 天的信息。您所在地區未來 30 天的預報結果會一樣嗎？現在，您已了解如何使用“協助”來確定天氣預報的準確度！通過使用“協助”分析數據，還可以發現什么內容？（文章來源公眾號：Minitab）+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++關于億道電子億道電子技術有限公司（英文名稱：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是國內資深的研發工具軟件提供商，公司成立于 2002 年，面向中國廣大的制造業客戶提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件開發工具，致力于幫助客戶提高研發管理效率、縮短產品設計周期，提升產品可靠性。20 年來，先后與 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并作為他們在中國區的主要分銷合作伙伴服務了數千家中國本土客戶，為客戶提供從芯片級開發工具、EDA 設計工具、軟件編譯以及測試工具、結構設計工具、仿真工具、電氣設計工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。億道電子憑借多年的經驗積累，真正的幫助客戶實現了讓研發更簡單、更可靠、更高效的目標。歡迎關注“億道電子”公眾號了解更多研發工具軟件知識

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【方輝專欄】ARM64體系結構編程與實踐學習筆記（二） Armv8寄存器

2022-07-20

摘要： 本文主要介紹了Armv8寄存器都有哪些。關鍵字：ARM64、Armv8、體系結構、ARM架構、通用寄存器、特殊寄存器 1. 通用寄存器AArch64 執行狀態支持31個64位的通用寄存器，分別是X0-X30；如果使用Xn(如X0,X1,X2...)表示64位寄存器，如果使用Wn(如W0,W1,W2...)表示Xn寄存器的低32位數據。AArch32 執行狀態支持16個32位的通用寄存器。通用寄存器在函數調用過程中起到特殊作用。在ARM64體系結構的過程調用標準（Procedure Call Standard，PCS）中進行了規定。PCS 定義哪些寄存器可以被破壞，哪些寄存器不能被破壞。如果寄存器可能損壞，則調用的函數可以覆蓋而無需恢復，具體規則如下表所示：例如一個函數foo(),被main()調用函數foo()可以使用的寄存器，且不需要保存的寄存器是X0-X15，但如果foo()要使用X19-X28必須先將其保存到堆棧中，然后在返回之前從堆棧中恢復。XR(X8)寄存器,是一個間接結果寄存器。如果返回一個結構體，那么foo()中結構體的內存將又調用者分配，指向調用者分配的用于返回結構體的內存指針。IP0-IP1這些寄存器是過程調用中可以被破壞的寄存器，這些寄存器在函數被調用和執行調用函數第一條指令之間這段時間被破壞。鏈接器使用這些寄存器在調用者和被調用者之間插入膠合代碼。最常見使用膠合代碼的例子是A64的分支指令如果目標超出范圍，則鏈接器需要生成一個膠合代碼來擴展分支的范圍。FP(X29)幀指針。LR(X30)函數調用鏈接寄存器。1. 處理器狀態AArch64體系結構使用PSTAE（Processor state）寄存器來表示當前處理器狀態。2.1數據處理標志位N：負數標志位，一個二進制補碼，結果為負數則N=1；否則N=0；Z：零標志位，如果結果為零，則Z=1；否則Z=0；C：進位標志位，如果結果有進位，則C=1；否則C=0；V：溢出標志位，如果結果有溢出，則V=1；否則V=0；2.2異常掩碼標志位D：調試異常掩碼位。A：系統錯誤屏蔽位。I：IRQ屏蔽位。 F：FIQ屏蔽位。以上標志位，當為0是表示不屏蔽這個異常，當為1時表示屏蔽這個異常。2.3運行狀態SS：軟件單步。該位為1，表示在異常處理時使能了軟件單步功能。IL：非法執行狀態位。EL：當前異常等級。0:表示EL0；1:表示EL1；2:表示EL2；3:表示EL3；nRW：當前執行狀態。0:表示AArch64；1:表示AArch32；SP：堆棧指針選擇寄存器。0:表示選擇SP0；1:表示SPx；2. 特殊寄存器3.1 零寄存器零寄存器顧名思義，這些寄存器的內容全是0，可以用做源寄存器，也可以用作目標寄存器。WZR是32位的零寄存器，XZR是64位的零寄存器。3.2 PC（Program Counter）程序指針寄存器PC指針寄存器通常用來指向當前運行指令的下一條指令的地址，用于控制程序中指令的運行順序，但編程人員不能通過指令來直接訪問。3.3 SP（Stack Pointer）堆棧指針寄存器Armv8體系結構支持4個異常等級，每個等級都有一個專門的SP寄存器SP_ELn.SP_EL0: EL0 下的棧指針寄存器SP_EL1: EL1 下的棧指針寄存器SP_EL2: EL2 下的棧指針寄存器SP_EL3: EL3 下的棧指針寄存器3.4 SPSR（Saved Program Status Register）備份程序狀態寄存器當我們運行一個異常處理程序時，處理器會把PSTATE寄存器的值暫時保存在備份程序狀態寄存器(SPSR)里，當異常處理完成并返回時，再把SPSR的值恢復到PSTATE寄存器。3.5 ELR（Exception Link Register）異常鏈接寄存器ELR用于存放異常返回地址。3. 系統寄存器系統寄存器用于配置處理器和控制系統，例如MMU和異常處理。數據處理或加載/存儲指令不能直接使用系統寄存器。需要將系統寄存器的內容讀入X寄存器，對其進行操作，然后再寫回系統寄存器。+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++關于億道電子億道電子技術有限公司（英文名稱：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是國內資深的研發工具軟件提供商，公司成立于 2002 年，面向中國廣大的制造業客戶提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件開發工具，致力于幫助客戶提高研發管理效率、縮短產品設計周期，提升產品可靠性。20 年來，先后與 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并作為他們在中國區的主要分銷合作伙伴服務了數千家中國本土客戶，為客戶提供從芯片級開發工具、EDA 設計工具、軟件編譯以及測試工具、結構設計工具、仿真工具、電氣設計工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。億道電子憑借多年的經驗積累，真正的幫助客戶實現了讓研發更簡單、更可靠、更高效的目標。歡迎關注“億道電子”公眾號了解更多研發工具軟件知識

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【方輝專欄】ARM64體系結構編程與實踐學習筆記（一）ARM64體系結構基礎知識

2022-07-19

摘要： 本文主要介紹了ARM64（Armv8）體系結構的基本概念。關鍵字：ARM64、Armv8、體系結構、ARM架構、指令集、數據寬度 1. ARM體系結構是什么？ARM體系結構，又稱ARM架構，是一種硬件規范。主要用來約定指令集、芯片內部體系結構（如內存管理、高速緩存管理）等。ARM指令集在結構體系中并沒有約定每一條指令在硬件描述語言（VHDL或Verilog HDL）中如何實現，而只約定了每條指令的格式、行為規范、參數等。ARM體系結構從v1版本發展到v9版本，每個版本的體系結構，指令集都有相應的變化。2. Armv8-A體系結構的基本概念2.1處理機（Processing Element ,PE）：處理事務的過程抽象為處理機。2.2執行狀態（Execution State）：處理器運行時的環境，包括寄存器的位寬、支持的指令集、異常模型、內存管理以及編程模型等。Armv8體系結構定義了AArch64和AArch32兩個執行狀態。2.2.1 ?AArch64為64位執行狀態提供31個64位的通用寄存器提供64位的程序計數指針寄存器(PC)、棧指針寄存器(SP)、異常鏈接寄存器(ELR).提供A64指令集提供64位的內存模型定義Armv8異常模型，支持EL0-EL3共4個異常等級。定義一組處理器狀態(PSTATE)用來保存處理機(PE)的狀態。2.2.2 ?AArch32為32位執行狀態提供13個32位的通用寄存器提供32位的程序計數指針寄存器(PC)、棧指針寄存器(SP)、鏈接寄存器(LR).提供A32指令集和T32（Thumb）指令集。提供32位的虛擬內存訪問機制。定義Armv8異常模型，支持EL0-EL3共4個異常等級。定義一組處理器狀態(PSTATE)用來保存處理機(PE)的狀態。2.3 Armv8指令集Arm 體系結構根據不同的執行狀態會有三種指令集。A64指令集，運行在AArch64狀態下，提供64位指令集支持。A32指令集，運行在AArch32狀態下，提供32位指令集支持。T32指令集，運行在AArch32狀態下，提供Thumb 16位和32位指令集支持。2.4 系統寄存器命令在AArch64狀態下，一些系統寄存器會根據不同的異常等級提供不同的變種寄存器。例如：SP_EL0表示在EL0下的SP寄存器，SP_EL1表示在EL1下的SP寄存器。3. AArch64異常等級ARMv8-A架構定義了一組異常級別（Exception Level，EL），從EL0到EL3，其中: 如果ELn為異常級別，n的值越大表示軟件執行權限越高。 如上圖所示，EL0提供用于普通用戶的應用。EL1提供操作系統相關的支持。 EL2提供對非安全操作的虛擬化支持。 EL3提供了兩個安全狀態之間切換的支持，安全狀態和非安全狀態。 一個程序可能不包括所有的異常級別，但必須包括EL0和EL1，至于EL2、EL3可選。4. ARMv8支持的數據寬度ARMv8支持如下幾種數據寬度：字節：8位半字：16位字 ：32位雙字：64位四字：128位+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++關于億道電子億道電子技術有限公司（英文名稱：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是國內資深的研發工具軟件提供商，公司成立于 2002 年，面向中國廣大的制造業客戶提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件開發工具，致力于幫助客戶提高研發管理效率、縮短產品設計周期，提升產品可靠性。20 年來，先后與 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并作為他們在中國區的主要分銷合作伙伴服務了數千家中國本土客戶，為客戶提供從芯片級開發工具、EDA 設計工具、軟件編譯以及測試工具、結構設計工具、仿真工具、電氣設計工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。億道電子憑借多年的經驗積累，真正的幫助客戶實現了讓研發更簡單、更可靠、更高效的目標。歡迎關注“億道電子”公眾號了解更多研發工具軟件知識

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HighTec 編譯器支持NXP最新S32ZS32E系列實時處理器

2022-07-19

01 HighTec公司擴展了對新的NXP S32系列汽車平臺MCU的工具支持，以幫助客戶建立安全和可靠的應用 2022年6月30日，作為始終走在為最新處理器提供編譯工具最前沿的HighTec正式宣布其C/C++編譯器套件支持NXP最新發布的S32Z和S32E家族系列實時處理器。恩智浦半導體推出的兩個新處理器系列，利用安全的高性能實時處理能力，繼續擴展了恩智浦S32創新汽車平臺的優勢。S32Z和S32E處理器系列幫助汽車行業加快集成多種實時應用，可助力實現域控制、區域控制、安全處理和電氣化，這些功能對于打造下一代安全高效的汽車至關重要。HighTec ARM編譯器經過了ISO 26262 ASIL-D功能安全評估認證，支持基于C++14標準的AUTOSAR Adaptive平臺，可以為安全相關應用生成最優化的目標代碼。作為NXP長期的合作伙伴，HighTec支持S32系列汽車平臺處理器，為最新的架構提供了久經考驗的先進編譯技術。(?圖片來源: NXP? Semiconductors )恩智浦S32Z和S32E處理器的功能比現有汽車微控制器更全面。新型處理器系列擁有8個帶可分鎖步支持特性的Arm Cortex-R52處理器內核以及Cortex-M33內核，工作頻率高達1GHz，可應對安全集成確定性高性能實時應用的挑戰。通過“內核到引腳”硬件虛擬化和資源防火墻，處理器對獨立的實時應用進行隔離，確保免受干擾。S32Z和S32E處理器支持最新的GTM4.1，提供高達64MB的集成Flash存儲器，以實現零停機時間的大規模無線遠程 (OTA) 升級，并且對于大型應用和AUTOSAR自適應應用，支持LPDDR4 DRAM和就地執行 (XiP) 模式的Flash擴展存儲器。S32Z和S32E處理器的開發遵循ISO/SAE 21434網絡安全認證以及ISO 26262 ASIL D功能安全認證。硬件安全引擎 (HSE) 支持安全啟動、加速安全服務和密鑰管理。02 HighTecC/C++編譯器基于創新的LLVM開源技術，涵蓋了ARM架構的Cortex-A，Cortex-R以及Cortex-M全部架構ARM編譯器支持Cortex-R52和Cortex-M3內核處理器，經過功能安全認證的標準庫可以滿足功能安全最高等級ASIL-D。此外，HighTec提供了一個獨立的支持C語言編程的最新4.1版本GTM/MCS編譯器。該套件還支持AUTOSAR自適應平臺，并包括了編譯器安全擴展。HighTec提供了一系列的技術培訓課程，如AUTOSAR使用及NXP的MCAL技術支持等。“未來的汽車，由電氣化和自動駕駛驅動，需要有高性能處理器支撐的安全方案，”NXP汽車處理業務線軟件經理Simona-Sorina Costinescu說，“最新的NXP S32Z和S32E系列實時處理器提供了解決以上需求的理想方案，HighTecC/C++編譯器在利用全平臺高性能的同時，可以大大促進安全軟件的開發。”03 在與半導體合作伙伴的密切合作下，HighTec一直在為NXP的所有S32汽車平臺產品提供早期工具支持： S32G車輛網絡處理器，用于面向服務網關的高性能、安全網關、域控制器、區域處理器、車輛計算機和安全處理器；S32R雷達處理器，用于高性能、安全、可靠的雷達處理，可用于高性能角雷達和長距離前向雷達；S32K用于汽車和工業應用的通用微控制器(mcu)，需要滿足ASIL-B/D功能安全需求。04 HighTecC/C++編譯器可以作為HighTec IDE中的一個獨立工具使用，也可以在NXP的S32 Design Studio直接調用和使用LHighTec EDV-Systeme公司首席技術官Mario Cupelli表示：“我們為與NXP的長期合作感到非常自豪，HighTec很高興能夠從一開始就為最新的NXP S32處理器提供全面的工具支持。”通過安全認證的編譯器套件，為NXP的用戶加速開發周期和汽車產品快速推向市場提供了競爭優勢。”（文章來源公眾號：HighTec CN）+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++關于億道電子億道電子技術有限公司（英文名稱：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是國內資深的研發工具軟件提供商，公司成立于 2002 年，面向中國廣大的制造業客戶提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件開發工具，致力于幫助客戶提高研發管理效率、縮短產品設計周期，提升產品可靠性。20 年來，先后與 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并作為他們在中國區的主要分銷合作伙伴服務了數千家中國本土客戶，為客戶提供從芯片級開發工具、EDA 設計工具、軟件編譯以及測試工具、結構設計工具、仿真工具、電氣設計工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。億道電子憑借多年的經驗積累，真正的幫助客戶實現了讓研發更簡單、更可靠、更高效的目標。歡迎關注“億道電子”公眾號了解更多研發工具軟件知識

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三星采用Ansys仿真產品創建半導體設計，優化高速連接

2022-07-18

三星將采用Ansys電磁仿真工具套件，依托最先進的工藝技術開展含5G/6G在內的尖端設計主要亮點Ansys仿真解決方案向三星開發人員提供綜合全面的電磁感知設計流程，在提高生產力的同時降低設計風險三星設計人員將受益于Ansys提供的先進功能、速度和集成能力，將電磁設計周期縮短10倍，從而加快產品上市進程Ansys推出的自動反標等領先業界的設計功能，將通過速度更快、預測能力更強的準確計算與建模，優化三星的片上設計三星Foundry將采用Ansys業界領先的電磁（EM）仿真工具，依托最先進的芯片、節點和工藝技術開展含5G/6G在內的超現代設計。Ansys仿真解決方案，將向三星最先進的半導體技術提供綜合全面并且功能、速度和集成能力均有所提升的電磁感知設計流程，縮短片上設計周期，優化高速連接，同時助力減少設計錯誤并降低設計風險。三星設計人員將運用Ansys的電磁設計工具，包括Ansys RaptorX、Ansys VeloceRF和Ansys Exalto，助力將小型設計的上市時間縮短2-3周，將復雜設計的上市時間縮短2個月。憑借可優化計算與建模的自動化功能，以及更高容量，Ansys軟件將幫助三星團隊以更高的保真度更快速地完成設計。三星采用Ansys仿真產品創建半導體設計，優化高速連接三星電子代工設計技術團隊副總裁Sangyun Kim表示：“電子系統和工藝技術在不斷發展，因此行業需要先進的電磁設計功能。我們認為Ansys仿真解決方案能幫助應對這方面的挑戰，該解決方案既能夠精準地滿足設計需求，同時又能縮短設計時間、降低成本與風險。”通過集成Ansys電磁解決方案，三星設計人員可在很短的時間內，將復雜片上場景建模，包含具有幾百萬金屬片的虛擬塊（dummy tiles）。此外，Ansys的近乎實時建模功能還可確保設計免受電磁干擾，這有助于大幅降低芯片故障風險。Ansys副總裁兼半導體、電子和光學事業部總經理John Lee指出：“伴隨全球連接需求的增長，以及技術的進步，電磁已成為芯片設計人員面臨的首要挑戰。在Ansys，我們可以確保我們的仿真解決方案不僅能滿足這些不斷增長的需求，而且還能始終保持技術領先。我們深信，Ansys電磁設計產品可以為三星團隊妥善配備所需的工具，助力他們優化片上設計。”在提供先進解決方案方面，Ansys與三星已有悠久的合作歷史，包括合作開發用于低功耗移動和高性能計算應用的電源完整性和電遷移簽核解決方案等。（文章來源公眾號：Ansys）+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++關于億道電子億道電子技術有限公司（英文名稱：Emdoor Electronics Technology Co.,Ltd）是國內資深的研發工具軟件提供商，公司成立于 2002 年，面向中國廣大的制造業客戶提供研發、設計、管理過程中使用的各種軟件開發工具，致力于幫助客戶提高研發管理效率、縮短產品設計周期，提升產品可靠性。20 年來，先后與 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Testplant、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、MicroFocus等多家全球知名公司建立戰略合作伙伴關系，并作為他們在中國區的主要分銷合作伙伴服務了數千家中國本土客戶，為客戶提供從芯片級開發工具、EDA 設計工具、軟件編譯以及測試工具、結構設計工具、仿真工具、電氣設計工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。億道電子憑借多年的經驗積累，真正的幫助客戶實現了讓研發更簡單、更可靠、更高效的目標。歡迎關注“億道電子”公眾號了解更多研發工具軟件知識

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