本文主要分析Cortex-M系列處理器的異同點，在上一篇的基礎上增加對Cortex-M4的認識和了解。所謂無圖無真相，直接上圖說話。
圖1：CORTEX-M0/M1------> CORTEX-M3 --------->CORTEX-M4三者內核功能的比較：
從圖上可以看出三者功能上的異同點。它們的不同點也決定了三者的不同應用場合。M4相比較前兩者主要的變化在於數字運算能力上的增強，增加了DSP運算指令、SIMD（Single Instruction Multiple Data，單指令多數據流）指令集、FPU（浮點運算單元，可選）。
圖2：CORTEX-M0/M1------> CORTEX-M3 --------->CORTEX-M4 三個內核之間的所支持指令功能的對比。
從圖中足以看出M4內核的強大，同時Cortex-M 系列處理器都是二進制向上兼容的，這使得軟件重用以及從一個 Cortex-M 處理器無縫發展到另一個成爲可能(圖3)：
下面就增強的三個功能進行說明：
1、DSP指令集
所謂集成DSP功能並不是說M4內核是一個M3+DSP的雙核處理器（目前個人知道的這類處理器是TI的達芬奇系列，主要應用於語音、視頻圖像有關的數字多媒體領域）。而是隻是增加了DSP功能的指令集(單週期的運算指令)，能在一個週期內完成指令操作。在官方的CMSIS標準工程庫中已經集成，可以直接使用（有關內容在以後文章中介紹）。
圖表展示了處理器運行在相同的速度下Cortex - M3和Cortex - M4在數字信號處理能力方面的相對性能比較。
在下面的數字，Y軸代表執行給出的計算用的相對的週期數。 因此，循環數越小，性能越好。以Cortex - M3作爲參考，Cortex - M4的性能計算，性能比大概爲其週期計數的倒數。舉例說明，PID功能，Cortex
- M4的週期數是與Cortex - M3的約0.7倍，因此相對性能是1/0.7，即1.4倍。
Cortex - M系列16位循環計數功能
這很清楚的表明，Cortex - M4在數字信號處理方面對比Cortex - M3的16位或32位操作有着很大的優勢。
Cortex-M4執行的所有的DSP指令集都可以在一個週期完成，Cortex - M3需要多個指令和多個週期才能完成的等效功能。即使是PID算法——通用DSP運算中最耗費資源的工作，Cortex - M4也能提供了一個1.4倍的性能得改善 。另一個例子，MP3解碼在Cortex-M3需要20-25Mhz，而在Cortex-M4只需要10-12MHz。
2. 32位乘法累加（MAC）
32位乘法累加（MAC）包括新的指令集和針對Cortex - M4硬件執行單元的優化它是能夠在單週期內完成一個 32 × 32 + 64 - > 64 的操作 或 兩個16 × 16 的操作。如下表列出了這個單元的計算能力。
3 .SIMD
4.FPU
FPU是Cortex - M4浮點運算的可選單元。因此它是一個專用於浮點任務的單元。這個單元通過硬件提升性能，能處理單精度浮點運算，並與IEEE 754標準 兼容。這完成了ARMv7 - M架構單精度變量的浮點擴展。FPU擴展了寄存器的程序模型與包含32個單精度寄存器的寄存器文件。這些可以被看作是：
·16個64位雙字寄存器，D0 - D15
·32個32位單字寄存器，S0 - S31 該FPU提供了三種模式運作，以適應各種應用
·全兼容模式（在全兼容模式，FPU處理所有的操作都遵循IEEE754的硬件標準）
·Flush-to-zero 沖洗到零模式（設置FZ位浮點狀態和控制寄存器FPSCR [24]到flush-to-zero 模式。在此模式下，FPU 在運算中將所有不正常的輸入操作數的算術CDP操作當做0.除了當從零操作數的結果是合適的情況。VABS，VNEG，VMOV 不會被當做算術CDP的運算，而且不受flush-to-zero 模式影響。結果是微小的，就像在IEEE 754 標準的描述的那樣，在目標精度增加的幅度小於四捨五入後最低正常值，被零取代。IDC的標誌位，FPSCR [7]，表示當輸入Flush時變化。UFC標誌位，FPSCR [3]，表示當Flush結束時變化）
·默認的NaN模式（DN位的設置，FPSCR [25]，會進入NaN的默認模式。在這種模式下，如對任何算術數據處理操作的結果，涉及一個輸入NaN，或產生一個NaN結果，會返回默認的NaN。僅當VABS，VNEG，VMOV運算時，分數位增加保持。所有其他的CDP運算會忽略所有輸入NaN的小數位的信息）。具體指令請自行查看手冊。
PS：本文主要轉載於以下文檔
1、百度百科SIMD目錄
2、CORTEX-M目錄
3、博客：古月居：http://blog.csdn.net/hcx25909/article/details/7102689