[论文关键词]arm thumb-2 指令集 代码密度
　　[论文摘要]主要是介绍ARM CPU中的THUMB-2功能的介绍，相对于THUMB的比较THUMB-2指令集的扩展，THUMB-2的新指令带来的好处，新指令对性能和代码密度的改进。

　　如今的嵌入式系统开发者要面对各种复杂的挑战，其中就包括了如何在代码性能和系统成本之间进行平衡。在这方面，ARM处理器可以提供给开发者领先的技术方案，在综合考虑性能和成本的情况下取得最优的设计方案。Thumb®-2是最近才加入ARM架构的一项新技术。它以现有的ARM技术为基础，目标是提供低功耗，高性能的最优设计。本文描述了Thumb-2技术是如何解决这些问题并优化系统设计的。
　　
　　一、ARM和Thumb指令集
　　ARM指令集为32位指令集，可以实现ARM架构下所有功能。Thumb指令集是对32位ARM指令集的扩充，它的目标是为了实现更高的代码密度。Thumb指令集实现的功能只是32位A R M指令集的子集，它仅仅把常用的A R M指令压缩成16位的指令编码方式。在指令的执行阶段，16位的指令被重新解码，完成对等的32位指令所实现的功能。与全部用ARM指令集的方式相比，使用Thumb指令可以在代码密度方面改善大约30%。但是，这种改进是以代码的效率为代价的。尽管每个Thumb指令都有相对应的ARM指令，但是，相同的功能，需要更多的Thumb指令才能完成。因此，当指令预取需要的时间没有区别时，ARM指令相对Thumb指令具有更好的性能。
　　开发者在进行系统设计的时候需要综合考虑成本、性能和功耗等因素。如果在一个系统中综合使用ARM指令和Thumb指令，就能在成本、性能和功耗这些因素取得比较好的平衡。软件代码密度直接影响到嵌入式系统需要的存储器的大小。太大的存储器不仅会影响系统整体成本，还会增加系统的复杂度。因此，嵌入式系统一般都希望能够降低程序的存储器的需求。对嵌入式系统来说，功耗也是需要考虑的重要因素。对很多便携式产品，如何能够延长电池使用时间一直是一个重要的课题。使用ARM指令可以提供最优的性能。嵌入式系统中性能和功耗通常是紧密相关的。如果使用效率更高的ARM指令集，就有可能用更低的处理器主频完成相同的功能，并进而降低系统的整体功耗。同样，如果能够提前完成目标功能，也可以使系统进入低功耗的休眠状态，这样也可以降低系统的整体功耗。代码密度和功耗之间的关系就不是那么明显了。对于有些系统中不同的内存类型，不同内存的不同功耗指标的情况，改善代码密度可以影响到系统的整体功耗。相对片内存储器，任何对片外指令或数据的访问都会导致系统功耗的增加。这主要是因为访问片外存储器需要更多的逻辑和更多的时钟周期。但是，通常来说片内的存储器的容量都不会很大。如果使用Thumb指令集，提高软件的代码密度，就可以把更多的常用代码放到片内的存储器中。所以可以说更高的代码密度有助于降低系统的功耗。
　　
　　二、ARM Thumb-2技术的代码密度和代码性能
　　Thumb-2技术是对ARM架构的非常重要的扩展，它可以改善Thumb指令集的性能。Thumb-2指令集在现有的Thumb指令的基础上做了如下的扩充：增加了一些新的16位Thumb指令来改进程序的执行流程，增加了一些新的32位Thumb指令以实现一些ARM指令的专有功能32位的ARM指令也得到了扩充，增加了一些新的指令来改善代码性能和数据处理的效率给Thumb指令集增加32位指令就解决了之前Thumb指令集不能访问协处理器、特权指令和特殊功能指令的局限。新的Thumb指令集现在可以实现所有的功能，这样就不需要在ARM/Thumb状态之间反复切换了，代码密度和性能得到的显著的提高。