Технология Thumb - дополнительное расширение к архитектуре ARM. Система команд Thumb содержит 36 команд, производных от стандартной 32-разрядной системы команд ARM, перекодированных в 16-разрядные коды. Такой подход обеспечил очень высокую плотность кода, поскольку команды Thumb составляют половину ширины формата команд ARM. В процессе выполнения эти новые 16-разрядные Thumb коды декомпрессируются процессором в соответствующие эквивалентные команды ARM, которые затем и выполняются ядром ARM обычным способом.
Рисунок 1: Команды Thumb как кодированное подмножество системы команд ARM
Уникальное преимущество
Технология Thumb - это не только смешанная система команд. Thumb-ориентированные ядра имеют две отдельных системы команд - уникальное достоинство, позволяющее разработчику использовать всю мощность 32-разрядной системы команд ARM при использовании преимуществ малого размера кода системы команд Thumb. Тот факт, что две системы команд являются совершенно отдельными, говорит о том, что средства декодирующей логики также чрезвычайно просты, что в свою очередь, сохраняет малым размер кристалла и сохраняет лучшее в отрасли соотношение производительность/потребление.
Размер и критичные к производительности подпрограммы
Так как Thumb - ориентированные ядра способны выполнять и стандартную ARM систему команд и новые команды Thumb, разработчик, при переходе от подпрограммы к подпрограмме, может находить компромисс между размером кода и производительностью, подготавливая критичные к размеру подпрограммы в коде Thumb и критичные к производительности подпрограммы в кодах ARM.
32-разрядная RISC производительность
Thumb - ориентированные ядра типа ARM7TDMI имеют полную 32-разрядную архитектуру ARM, так что разработчик сохраняет 32-разрядную производительность RISC архитектуры. Комбинация двух систем команд, выполняющихся на 32-разрядном Thumb - ориентированном ядре, обеспечивает эффективное решение проблемы больших размеров кода и проблемы невысокой производительности 16-разрядных систем.
Улучшение плотности кода на 30 %
Полученные к настоящему времени результаты показали улучшение плотности кода на 30%, по сравнению с кодом ARM, что позволяет считать Thumb - ориентированные процессоры лучшими по плотности кода в сравнении и с традиционными CISC процессорами.
Рисунок 2: Ядро ARM7TDMI и расположение декомпрессора команд Thumb
Поддержка полуслов
Кроме введения новых Thumb команд, фирма ARM добавила к системам команд и ARM и Thumb поддержку формата полуслов (16-разрядных данных). Следовательно архитектура ARM теперь полностью поддерживает 8, 16 и 32-разрядные данные. Были добавлены и для Thumb и ARM ядер операции со знаками для поддержки ими 8 и 16-разрядных операций с данными со знаками.
Расширение возможностей комплекта средств разработки программного обеспечения ARM
омплект средств разработки программного обеспечения ARM также был расширен, чтобы обеспечить поддержку разработки кодов Thumb. Комплект позволяет программисту писать и размещать в памяти системы коды ARM, коды Thumb или оба вместе.
Рисунок 3: Последовательность этапов проектирования программного обеспечения для Thumb - ориентированного ядра
Краткая сводка преимуществ технологии Thumb
Превосходная плотность кода
Система команд Thumb дает превосходную плотность кода, по сравнению с 32-разрядными ядрами и 8 и 16-разрядными процессорами, обычно используемыми во встраиваемых применениях. ............
