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# ARM
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## ARM Prozessoren
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### Architektur Revisionen
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- Unterschiedliche Features
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- bspw. unterschiedliche Multiplikationsbefehle, Adressierungsarten, ...
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- jeweils gleiches Befehssatzdesign für jede Revision
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- aktuell: v7 / v8
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### Profile: Konkrete Prozessor-Implementierungen
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- Application Profil ['A']:
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- High Performance
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- bspw. Mobile, Enterprise
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- Real Time Profil ['M']:
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- Embedded Anwendungen
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- bspw. Automotive, Industriesteuerungen
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- Microcontroller Profil ['M']:
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- Mikrocontroller für große Bandbreite an Anforderungen
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- Anzahl Gatter, Kosten, Realtime, Performance
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- Aktuell in 2017:
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- v7 (32Bit):
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- Cortex A7, Cortex M4, Cortex M0+
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- v8 (64Bit):
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- Cortex A53, Cortex A57
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## Bedeutung des Befehlssatzes (ISA)
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- Befehlssatz = Instruction Set Architektur
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- ISA Level
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- ist das Interface zwischen Soft- und Hardware
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- definiert die Sprache, die von Soft- & Hardware verstanden werden muss
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- 
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### ARM Instruction Sets
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- ARM unterstützt derzeit 3 IS
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- A64 instruction set
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- eingeführt mit ARMv8-A, um 64 Bit zu unterstützen
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- A32 instruction set ("ARM")
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- 32 Bit Befehlsatz in pre-ARMv8-Architekturen
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- T32 instruction set ("Thumb"/"Thumb2")
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- komprimierter 16/32 Bit Befehlssatz (gemischt)
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- in pre-ARMv8-Architekturen
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## Coding Standards UAL und APCS
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### Unified Assembler Language (UAL)
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- Coding Standard, der von Compilern für ARM (32bit) und Thumb verstanden wird
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- Macht Programme möglich, die mit verschiedenen Prozessoren kompatibel sind
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### ARM Program Calling Standard (APCS)
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- Regelt Aufruf von
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- Unterprogrammen
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- Verwendung von Registern
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- ...
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- Ermöglicht Verwendung von Objektbibliotheken, welche von anderen Compilern übersetzt wurden
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## Architektonisches Erbe der ARM-Prozessoren
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**Verwendete Merkmale**
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- RISC
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- Grundlegendes Design-Prinzip: Einfachheit
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- Load/Store Architektur (Register-Register), von Neumann
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- 32Bit oder 64Bit (1 Wort)
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- 1Byte = 8Bit
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- Byteweise Adressierung des Speichers
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- Little-Endian und Big-Endian kompatibel
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- Vorteil für Einsatzzweck als Standard CPU in Kommunikationsgeräten
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- Standard: Little-Endian
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- [3-Adressbefehle](Klassifikation.md#3-adress-befehle) (32Bit) oder Thumb
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**Verworfene Merkmale**
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- Registerfenster
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- wird nur bei SPARC Prozessoren genutzt
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- Delayed Branches
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- der dem Branch folgende Befehl wird ausgeführt bevor der Sprung durchgeführt wurde
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- Behandlung von Interrupts und Exceptions schwieriger
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- Ausführung aller Befehle in einem Taktzyklus
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- setzt [Harvard](MU6Rechner.md#harvard-architektur) voraus
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- Kompensation durch verbesserte Adressierungsmodi
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## Ein erstes ARM-Programm (GNU)
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### Wie wird aus einem Programm Maschinencode?
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- Codierungsvorgang immer gleich
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- kann von Programm (_Assembler_) übernommen werden
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- Kann weitere Erleichterungen ermöglichen
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- Bezeichner Konstanten, Daten, Adressen
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- Reservieren von Speicherbereichen für (Zwischen-)Ergebnisse
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- Anlegen und Initialisieren von Daten und Datenstrukturen beim Programmstart hinzufügen
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## [ARM Toolchain](arm_toolchain.md)
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