32-разрядныйRISC процессор (32-разрядные шины данных и адреса) с производительностью 17MIPS при тактовой частоте 25 МГц (пиковая производительность 25 MIPS)
32-разряднаяадресация — линейное адресное пространство в 4 Гбайта — исключает потребность всегментированной, разделенной на банки или оверлейной памяти
Тридцатьодин 32-разрядный регистр общего назначения и шесть регистров состояния
Регистрыадресов, записи и конвейера
Циклическоесдвиговое устройство и перемножитель
Трехуровневыйконвейер (выборка команды, ее декодирование и выполнение)
Рабочиережимы Big Endian и Little Endian
Напряжениепитания 3, 3 и 5 В
Малоепотребление 0, 6 мА/МГц, при изготовлении по CMOS технологии с топологическиминормами 0, 8 мкм.
Полностьюстатическая работа, позволяющая дополнительно снижать потребление за счетуменьшения тактовой частоты, что идеально для критичных к потреблениюприменений
Быстрыйотклик на прерывания применений реального масштаба времени
Поддержкасистем виртуальной памяти
Простаяно мощная система команд
Необходимоотметить, что перевод ядра на технологию с уменьшенными топологическими нормамипозволяет как повысить его производительность, так и еще больше снизитьпотребление.
/>
Блок-схемаядра ARM7
32-разряднаясистема команд ядра ARM7 содержит одиннадцать базовых типов команд:
Дватипа используют встроенное арифметико-логическое устройство, циклическоесдвиговое устройство и умножитель при операциях над данными в банке из 31регистра, форматом по 32 разряда каждый;
Трикласса команд управления перемещением данных между памятью и регистрами, одиноптимизированный на обеспечение гибкости адресации, другой под быстроеконтекстное переключение и третий под подкачку данных;
Трикоманды управляют потоком и уровнем привилегии выполнения;
Тритипа предназначены для управления внешними сопроцессорами, что позволяетрасширить функциональные возможности системы команд за пределами ядра.
Системакоманд ARM хорошо обрабатывается компиляторами языков высокого уровня. Вотличие от некоторых RISC процессоров, процессор ARM7, при возникновениинеобходимости в некотором уменьшении объема кодов, допускает программирование ина ассемблере.
Предоставляя,на лицензионной основе, ядро ARM7 своим кремниевым партнерам фирма ARM наоснове разработала микроконтроллеры ARM7100, ARM7500 и ARM7500FE и, пожалуй, небольшоеописание этих микроконтроллеров позволит оценить возможности, предоставляемыеядром ARM7.
МикроконтроллерARM7100 можно назвать микроконтроллером широкого применения, поскольку онориентирован на использование в таких устройствах как: персональныеинформационные устройства (PDA) и органайзеры, интеллектуальные мобильныетелефоны и многофункциональные пейджеры, карманные измерительные устройства исистемы сбора данных — в двух словах — от карманных игр до офисногооборудования. Микроконтроллер организован по модульному принципу сиспользованием внутренней шины AMBA, организующей взаимодействие ядра состандартными библиотечными ячейками периферии.
Двадругих микроконтроллера ARM7500 и ARM7500FE являются однокристальнымимикрокомпьютерами, ориентированными реализацию мультимедиа устройств, портативныхи настольных компьютеров, карманных вычислительных и измерительных устройств, интерактивныхприставок цифрового TV, игровых консолей. Эти два микроконтроллера отличаютсядруг от друга наличием в приборе ARM7500FE ускорителя операций с плавающейточкой (FPA) и, соответственно, его более высокой производительностью. Онитакже реализованы по модульному принципу и объединяют ядро ARM7 ссамодостаточными макроячейками видео, звука, FPA (ARM7500FE) и стандартныхбиблиотечных ячеек периферии.
Общимдля всех трех микропроцессоров является использование ядра ARM7, встроенногоединого кэш команд и данных емкостью 8 Кбайт (ARM7100) и 4 Кбайт (ARM7500 иARM7500FE), MMU, буфера записи, наличие режимов энергосбережения.
Основныехарактеристики:
ARM7100
Производительность18, 4 MIPS при тактовой частоте 18, 4 МГц и напряжении питания 3, 3 В
Потребление66 мВт при напряжении питания 3, 3 В
Встроенныйединый кэш команд и данных емкостью 8 Кбайт
ИнтерфейсROM и расширения (сегменты 8x256 Мбайт 8-, 16- и 32-разрядные)
КонтроллерDRAM с поддержкой быстрого страничного режима (8-, 16- и 32-разрядных)
Адресуемоепространство в 3072 Мбайт
ПортыI/O (4x8 + 1x4)
ТелефонныйCODEC интерфейс с FIFO на 16 байт
Программируемыйконтроллер LCD (halfVGA — 640x240) с поддержкой DMA
ПолнодуплексныйUART с двумя 16-разрядными FIFO и логикой протокола IrDA
Синхронныйпоследовательный интерфейс
Два16-разрядных таймера/счетчика и сторожевой таймер
Часыреального времени с компаратором
Дваинтерфейса с DC-DC преобразователями
КорпусPQFP с 208 выводами
ARM7500
Производительность30 Dhrystone 2.1 MIPS при тактовой частоте 33 МГц и напряжении питания 5 В
Потребление680 мВт при напряжении питания 5 В и работе на драйвер SVGA монитора
Встроенныйединый кэш команд и данных емкостью 4 Кбайта
Прямоеподсоединение ROM и быстрый страничный режим DRAM (16- и 32-разрядных)
Адресуемоепространство в 288 Мбайт
Трехканальныйконтроллер DMA (видео, курсор и звук) с производительностью 63, 6 Мбайт/с
КонтроллерI/O, поддерживающий AT-PC шину и подключение PCMCIA
Двапоследовательных порта (клавиатура/мышь)
ЧетырехканальныйADC (подключение джойстика)
Системаобработки звука с качеством CD и 8-канальный стерео выход
Видеоконтроллерс частотой пикселей 120 МГц и разрешением SVGA/SGA (1024x768)
8-разрядныеDAC (R, G, B) для управления драйвером CRT
Формировательсигнала с 16 уровнями серого для LCD дисплея
КорпусPQFP с 240 выводами
ARM7500FE- характеристики аналогичны характеристикам ARM7500 за исключением:
Производительность36, 3 Dhrystone 2.1 MIPS при тактовой частоте 40 МГц и напряжении питания 5 В
Потребление800 мВт при напряжении питания 5 В и работе на драйвер SVGA монитора
Встроенныйускоритель операций с плавающей точкой (FPA), совместимый с IEEE 754-1985, обеспечивающий5, 7 млн циклов SAXPY и до 6 MFLOP Linpack (на частоте 40 МГц)
Пиковаяполоса пропускания памяти 128 Мбайт/с
Исключенаналоговый порт звука
Уровеньинтеграции функций на одном кристалле иллюстрируется блок-схемоймикроконтроллеров ARM7500 и ARM7500FE.
Примечание:FPA размещен только в приборе ARM7500FE.
Каквидно из выше перечисленного, на основе ядер ARM7 реализуются достаточно мощныеи сложные приборы, по своей производительности приближающиеся кпроизводительности рабочих станций недавнего прошлого, что обеспечиваетсявысокопроизводительным RISC ядром и мощной 32-разрядной ARM системой команд.
Необходимоотметить, что программы, подготовленные даже для довольно эффективной32-разрядной ARM системы команд, требуют памяти значительного объема, что всвою очередь приводит к росту общей стоимости системы. Специалисты фирмы ARMпредложили решение этой проблемы, разработав и внедрив технологию Thumb, технологию,позволяющую существенно сократить объем кодов, необходимых для реализации тойже программы, что выполняется на 32-разрядной ARM системе команд. До настоящеговремени эта технология считается лучшей из технологий, использующих сжатыесистемы команд.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.gaw.ru/