iOS 开发者应该知道的 ARM 结构

这是一篇围绕 iOS 来介绍 ARM 结构的文章，用词简单，逻辑清楚，偶见幽默。非开发者也值得一读，权当增长知识。

我在写「NEON on iPhone 入门」的时候，曾以为读者已经比较了解 iOS 设备的处理器知识。然而，看过网上的一些讨论，我才发现，原来这些知识并不普及，我的错。此外，我觉得了解这些东西对 iPhone 编程有益(不仅仅针对喜欢 NEON 的人)，即便你用的是 Objective-C，虽然，不了解也无碍工作，但这些知识会让你成为一个更好的 iPhone 程序员。

基础

到目前为止，所有的 iOS 设备都使用 ARM 结构处理器，它和台式机上的 x86 和 PowerPC 有些不同，然而绝对不是「特殊」或「小众」的产品。几乎所有的手机(不只是智能手机)都基于 ARM，例如几乎所有的 iPod，几乎所有的 MP3 播放器，PDA 和 Pocket PC 更不用说了。任天堂从 GBA 开始转入 ARM，它甚至还侵入图形计算器的地盘，出现在一些德仪和惠普的计算器中。如果你还想继续溯本逐源，那么牛顿用的也是 ARM(苹果是 ARM 的早期投资者)。而且上面只说了一些小玩意，还有无数的 ARM 处理器运行在嵌入式系统中。

ARM 处理器因为低功耗和小尺寸而闻名，它的性能在同等功耗的产品中也很出色。这种结构(至少在 iOS 平台)使用小端(Little-endian)排序，就像 x86。它和 MIPS、PowerPC 一样，属于 32 位 RISC 结构。请注意，模拟器并不运行 ARM 代码，软件会被编译成 x86 可以运行的指令。因此接下来的内容适用于目标设备，而非模拟器。

ARMv7，ARM11，Cortex A8 和 A4，天哪!

多年来，ARM 结构演化出几个不同的版本，每一版都增加了新指令，在提升的同时保持了后向兼容的能力。初代 iPhone 使用了 ARMv6 结构的处理器(ARM 第六版的简称)，而最新的 iPhone 4 支持 ARMv7。所以，编译代码的时候，依目标版本的指令集不同，生成不同的指令。汇编程序也一样，代码中使用的指令必须兼容特定的版本。最后，生成机器码，对应 ARMv6 或 ARMv7(或者 ARMv5 和 v4，不过 ARMv6 是 iOS 开发的底线，所以这两者就不用考虑了)。目标文件和可执行文件有标注自己对应的版本，可以通过运行 otool -vh foo.o 来查看。

不过呢，「初代 iPhone 4 搭载了 ARMv6 处理器」这种说法是错误的，因为 ARMv6 不是指特定的处理器，而是处理器可以运行的指令集。初代