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第六十八章 总控制芯片（第2页）

日后成为了移动电子设备的首选CPU，后来硬盘控制CPU，无论是传统的机械硬盘还是固态硬盘，或者是便携式移动硬盘，上面的控制芯片都是用的ARM处理器的变种。

AR电脑公司（ARM公司的前身）于1983年开始研发的，主旨是开发一种全新的构架，低功耗和低能耗，还能完全兼容市场上的6502处理器。

ology公司在1975年发布了6502处理器，Acorn公司基于该处理器研制一款Acorn教育计算机，该计算机后来被英国政府的教育机构指定为专门计算机，这使得Acorn公司在英国的七十年代中后期红极一时。

可随着时间的推移，当时代表高性能低价格的6502CPU，已经渐渐落后于时代，Acorn公司需要推出一款全新的电脑，也就是16位计算机。

可是，Acorn公司悲哀的发现，ology并没有推出新一代16位处理器的想法，他们只是在原有的8位处理器6502的基础上改来改去，从6502到6504，到6507，再到6600，依然只是6502的改进版，这根本就不是Acorn公司想要的处理器。

1980年两家公司经过交涉，开发一款16位处理器7520，这也是ology公司研发的最后一款处理器。

让Acorn感到悲剧的是，7520根本无法兼容6502，这使得Acorn围绕6502开发各种应用无法在新电脑上继续使用，而英国教育机构更不愿意以前的应用就这么作废了，这让学生怎么办？几年含辛茹苦的学习，最后却告诉这些学生，你们这些年辛苦学的东西全都是没有用的东西。

这不是误人子弟嘛，英国教育机构岂能答应。

最后没有办法，Acorn只能花取300万美金从ology公司买来全套的6502技术授权，自己来设计能够完全兼容6502处理器的全新16位处理器。

而这个时候，全世界首款真正意义上的RISC处理器MIPS诞生，MIPS诞生震撼了整个半导体业界，很多业界专家认为RISC将会是下一代的处理器，会最终取代CISC复杂指令集处理器。

其实我们都知道CISC没有被RISC取代，而且还活得很滋润。

于是，Acorn公司开始转变设计思路，设计一款能够完全兼容6502的精简指令集CPU，即AcornRISCe处理器，这是ARM处理器的前身。

其实从这里就能看得出ARM跟MIPS有很大的不同，它不是一款纯粹的RISC，它带有很多CISC才有的功能拓展性特质，而且功能拓展能力还很强，这也是为什么后来的ARM公司能够基于ARM构架设计这么多种不同使用功能的ARM系列处理器，更不要说各种变种版的ARM处理器更是多的数不清。

这些处理器发展史上的秘闻李逸轩是不会对郭英年说的，而且现在都还没有发生呢，有了李逸轩这个闯入者，这件事还会不会发生他都无法确定，现在他只要把郭英年说服就行了。

ARM处理器起步是32位，我们最熟知的是64位结构的ARM，现在才79年，是不能直接照抄的。

李逸轩对它进行了改变，16位ARM处理器，由指令寄存器模块、算术运算单元、微处理器的控制器模块、程序计数器、子程序计数器模块、数据存储器模块、数据总线处理器模块组成该处理器的核心。

在图纸的右下角还对这些器件分别做了说明。

1：指令寄存器模块主要完成从只读存储器（ROM）中接受指令字，同时将指令字分送到控制部件和内部数据总线或者地址总线上。

由于目前设计的是16位处理器，所以他接收16位的指令字后，通过微处理器控制器发出的控制信号把高8位操作码送给控制模块用于指令的译码，而低8位的数据和地址送到地址总线或数据总线。

2：程序计数器模块设计一位16位的程序计数器同时还必须能直接接受跳转地址。

3：子程序计数器模块本身也相当于一个程序计数器，它是通过处理器里的控制器产生的控制信号来置数，一经置数，即是子程序的开始地址。

另外子程序计数器还是可屏蔽中断和不可屏蔽中断程序执行过程的程序计数器，减少程序计数器设计的复杂。

4：算术逻辑单元模块是处理器运行算术和逻辑运算的不见，同时还有与这个模块相关联的寄存器模块，寄存器的大量使用是RISC架构的一大鲜明特点，他主要是用来存放算术逻辑运算的两个操作数的模块，也是算术逻辑单元运算结果的存储部件。

5：数据存储器模块是为了能从数据存储器中读取数据和写入数据，就要有存储地址寄存器和存储数据寄存器对于要存储的地址和数据进行暂存。

6：微处理器控制模块通过对指令的译码给出不同工作状态各个模块的操作脉冲信号，是整个微处理器的大脑，由译码器、环形计数器和控制矩阵组成。

其中环形计数器产生控制矩阵所需要的控制状态，指令译码和控制矩阵由控制模块来实现。

7：数据总线处理器模块主要解决内部数据总线冲突问题，对不同的模块的总线请求给予回应。

这就基本完成了处理器的大致框架的构造和各功能模块功用的定义。

李逸轩不需要过高的技术领先，所以决定不采用多址指令格式，对于用在硬盘上的总控制芯片，多址指令完全没用，还会增加指令的寻址时间。

李逸轩为芯片设计一个二级缓存系统，一级4K，二级8K，这能大大增加硬盘的读写速度。