雖然Cortex-M處理器家族目標(biāo)瞄準(zhǔn)效能光譜較低端的區(qū)域，但是和大多數(shù)微控制器（MCU）采用的其他典型處理器相比，Cortex-M的效能依然算相當(dāng)強(qiáng)悍。舉例來說，像是許多高效能微控制器所采用的Cortex-M4與Cortex-M7處理器，其最高時脈頻率就高達(dá)400MHz。

當(dāng)然在選擇處理器時效能并非唯一考量的因素。在許多應(yīng)用中，低功耗與成本是顧客最關(guān)切的標(biāo)準(zhǔn)。因此，Cortex-M處理器家族納入各種類型的產(chǎn)品來因應(yīng)不同的需求（表1）。

Cortex-M和傳統(tǒng)ARM處理器（像是ARM7TDMI、ARM9）大相徑庭之處，就是大幅改造的架構(gòu)。舉例來說：

·中斷處理任務(wù)，由名為巢狀向量中斷控制器（NVIC）的內(nèi)建中斷控制器執(zhí)行，NVIC提供自動優(yōu)先排程、中斷遮罩與巢狀配置、以及系統(tǒng)例外處理。

·中斷處理程序（Handler）可寫成正規(guī)的C語言函式以及向量化中斷處理機(jī)制，不須使用軟體去判斷該服務(wù)哪個中斷。而中斷的回應(yīng)則屬于決定性，并具有低延遲特性。

·中斷向量表方面，從分支指令改成中斷的起始位址以及系統(tǒng)例外處理程序。

·暫存器區(qū)塊（bank）以及程式開發(fā)模式的部分細(xì)節(jié)亦有所變動。

這些改變意謂許多針對傳統(tǒng)ARM處理器撰寫的組合語言程式碼必須進(jìn)行修改，而舊的Projects檔在移植到Cortex-M時必須進(jìn)行修改與重新編譯。

指令集概述

在大多數(shù)情況中，軟體的程式碼多以C或其他高階語言撰寫。不過，如果對Cortex-M處理器所支援的指令集有基本的認(rèn)識，能幫助判斷特定任務(wù)須要用到哪一種Cortex-M處理器。指令集架構(gòu)（ISA）是處理器架構(gòu)的一部分，Cortex-M處理器能區(qū)分成幾種架構(gòu)類型（表2）。

所有Cortex-M處理器都支援名為Thumb的指令集。在Thumb-2技術(shù)釋出后，整個Thumb指令集就變得相當(dāng)龐大。然而，不同Cortex-M處理器支援Thumb ISA里的指令子集合也不一致，如圖1所示。

圖1 各款Cortex-M處理器支援的指令集

Cortex-M0/M0+/M1處理器以ARMv6-M架構(gòu)為基礎(chǔ)，其指令集很小，只有56個指令，其中大多數(shù)為16位元，如圖1中較小的橢圓形。不過，處理器中的暫存器以及處理的資料依然為32位元。對于大多數(shù)簡單的I/O控制作業(yè)以及生成資料處理，這樣的小指令集就已經(jīng)足夠應(yīng)付。由于指令集很小，因此僅須用少量的邏輯閘就能建置處理器，像是Cortex-M0與Cortex-M0+處理器僅需1.2萬個邏輯閘。不過，這些指令當(dāng)中有一些不能用有高位暫存器（R8到R12），而且在即時生成資料方面的能力相當(dāng)有限。這主要是為了在超低功耗處理器設(shè)計以及效能之間作折衷。

Cortex-M3處理器是以ARMv7-M架構(gòu)為基礎(chǔ)，并支援大上許多的指令集，當(dāng)中有許多屬于32位元指令，讓系統(tǒng)能更有效率地運(yùn)用高位暫存器。此外，它還支援向量表分支指令與條件執(zhí)行（使用IT指令）、硬體除法指令、乘加（MAC）運(yùn)算、可變位元欄位作業(yè)。