Развитиетехники, перефразируя известный тезис, идет по спирали. Так и фирма ARM, разработавшаяпроцессорное семейство ARM7 Thumb с базовым ядром, соответствующимимакрокомпонентами и синтезируемым ядром, сделала очередной виток, расширивсемейство ARM9 Thumb приборами с новым качеством — ядром ARM9E и реализованнымина его основе макроядрами ARM946E и ARM966E. Процессорное ядро ARM9E — этопроцессор ARM9TDMI™, расширенный DSP возможностями и предназначенный для такихприменений, в которых необходимо сочетание возможностей микроконтроллера и DSP.Использование совмещенного однопроцессорного решения позволяет существенноупростить кристалл, уменьшить его размеры и сократить " время выхода нарынок " конечной продукции.
Новоеядро — это 32-разрядный RISC процессор на базе ядра ARM9TDMI, с системой командARM, расширенной новыми командами цифровой обработки сигналов и встроеннымблоком, выполняющим операцию 16x32 умножения/аккумулирования (MAC) в течениеодного тактового цикла. Ядро является Thumb-ориентированным — работает с Thumb®системой команд, обеспечивающей превосходную плотность кода. В процессор ARM9Eвстроена EmbeddedICE — RT™ логика, и разработана расширенная версияEmbeddedICE™ JTAG средств отладки программного обеспечения, лучше отвечающаяпотребностям систем, работающих в реальном масштабе времени.
Основнымиобластями применения ядра могут быть контроллеры HDD, DVD и других устройствмассовой памяти; контроллеры устройств распознавания и синтеза речи, средствкодирования и распространения речи по сетям и через Internet; устройства DolbyAC3 и MPEG MP3; персональные информационные устройства (PDA), торговыетерминалы, аппаратные и в особенности программные модемы, автомобильная техникии многое другое.
Главнаяособенность ядра ARM9E — это расширенные DSP возможности:
Операции16x16 и 32x16 перемножения/аккумулирования (MAC), выполняемые за один тактовыйцикл, с добавлением в систему команд процессора новых команд
Дробнаяарифметика без насыщения, также с добавлением новых команд
Эффективныйдоступ к 16-разрядным величинам, обеспечивающий использование полной32-разрядной полосы памяти
Новаякоманда CLZ улучшает производительность операции деления.
Всеэти новые возможности обеспечивают трехкратное увеличение производительности16-разрядных алгоритмов сервоуправления, вычисляя 10-элементное скалярноепроизведение за 125 нс, на частоте 160 МГц.
Полностьюдуплексный G.732.1 кодер речи использует менее 25% от полной производительностина 160 МГц, оставляя 75% производительности для других приложений.
Совмещенноеоднопроцессорное решение ядра ARM9E, представляющее сочетание возможностеймикроконтроллера и DSP, обеспечивает значительные выгоды, по сравнению страдиционными решениями, в которых используются отдельные DSP и процессоруправления.
Уменьшенразмер кристалла, снижена его сложность
Исключенысредства межпроцессорной связи и синхронизации.
Исключенодублирование ресурсов во встроенных: системе памяти, организации шин, отладке, итрассировке.
Организованбыстрый отклик на прерывания и контекстное переключение
Распределениепроизводительности между кодами DSP и контроллера может динамически изменяться,в соответствии с требованиями системы.
Веськод имеет доступ к DSP умножителю и использует преимущества ортогональной RISCархитектуры с линейным 32-разрядным адресным пространством
Пониженасложность программирования
Используетсяединое унифицированное окружение разработки программного обеспечения и отладки
Расширеннаясистема команд является превосходным объектом для компиляторов C и C++
Существенныевыгоды от совмещенного однопроцессорного решения могут получить системы, длякоторых в разные периоды времени необходимы различные соотношенияпроизводительности DSP и контроллера. Примерами могут служить устройстваInternet телефонии, которые одним процессором организуют телефонную связь сInternet, работу броузера и программного модема. Вычислительная мощность можетдинамически распределяться между выполняемыми задачами.
ЯдраARM946E и ARM966E являются макроядрами, реализованными на основе ядра ARM9E ипредназначенными для интеграции в ASIC, ASSP и приборы класса SOC.
МакроядроARM946E, в котором ядро ARM9E объединено с ассоциативным кэш, буфером записи иустройством защиты памяти, предназначено для встраиваемых применений, работающихс операционными системами реального времени. Архитектура кэш дает возможностьразработчикам изменять размер кэш в соответствии с требованиями применения.
Ассоциативныйкэш (4 версии объема) — возможность выбора размера кэш позволяет гибко изменитьразмер кристалла, при изменении размера кэш перепроектирование минимально
Модулизащиты обеспечивают разбиение памяти на разделы и контроль атрибутами (кэширование,разрешения доступа) каждого раздела.
Адресноепространство команд и данных может иметь 8 разделов переменного размера.
Сопроцессорныйинтерфейс, в обеспечение дополнительных функциональных возможностей, тесносвязан с ядром процессора.
Буферзаписи минимизирует нагрузку системы.
Вмакроядре ARM966E ядро ARM9E объединено с буфером записи и жесткоприсоединенной SRAM, и это макроядро ориентировано на применения«действительно реального времени», в которых высокаяпроизводительность и малое потребление обеспечиваются без использования кэш.Действительно, существует достаточное количество применений, для которых важныпреимущества тесной связи памяти с процессором и достаточно сложная схема кэш втаких применениях будет всего лишь лишним потребителем.
Обамакроядра оснащены AHB AMBA интерфейсом. Шина AMBA используется в качествекаркаса при разработке ASIC и беспроблемно работает со средствамипроектирования ведущих в отрасли разработчиков, обеспечивая высокоебыстродействие шины и логический синтез для упрощения использования. МакроядраARM946E и ARM966E сверху вниз совместимы на уровне кодов с процессорамисемейств ARM7™ Thumb, ARM9™ Thumb и рядом других процессоров фирмы. Фирма ARMобеспечивает средства проверки правильности, гарантирующие полное согласованиеархитектуры системы команд ARM и непротиворечивое поведение от всех кремниевыхпартнеров ARM, предлагая OEM истинные множественные исходные возможности идопуская сильную поддержку третьих поставщиков.
Техническиехарактеристики приборов семейства ARM9EЯдро CPU Занимаемая площадь Количество вентилей (тыс.) Тактовая частота Производительность, удельная
ARM9E
5-уровневый конвейер, интерфейс Гарвардской шины, ARM RISC ядро с Thumb и EmbeddedICE, одноцикловый MAC 32x16 2, 7 мм2 при 0, 25 мкм 75 160 МГц при CMOS 0, 25 мкм >200 МГц при CMOS 0, 18 мкм 1, 1 MIPS/МГц 1, 1 MMAC/МГц
(характеристикипредварительные) Макроядро Ядро CPU Наличие кэш Количество вентилей (тыс.) Тактовая частота Производительность, удельная
ARM946E
кэшированное процессорное макроядро ARM9E 4 варианта емкости 150 (без RAM) 160 МГц при CMOS 0, 25 мкм >200 МГц при CMOS 0, 18 мкм 1, 1 MIPS/МГц 1, 1 MMAC/МГц
ARM966E
процессорное макроядро с тесной связью с памятью ARM9E нет 90 — 100 (без RAM) 160 МГц при CMOS 0, 25 мкм >200 МГц при CMOS 0, 18 мкм 1, 1 MIPS/МГц 1, 1 MMAC/МГц
Первыереализации макроядер процессоров ARM946E и ARM966E поставляются каксинтезируемый RTL код, обеспечивающий быстрый переход к технологиям сразличными топологическими нормами и таким новым технологиям каккремний-на-изоляторе. Синтезируемый код позволяет также использоватьстандартный поток проектирования ASIC, способствующий сокращению " временивыхода на рынок ".
Кремниевыепартнеры фирмы ARM рассчитывают выпустить первые приборы на базе новых макроядергде-то в первом квартале 2000 года. В частности, в августе 1999 года первуюлицензию на использование макроядер ARM946E и ARM966E приобрела фирма LSILogic.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.gaw.ru/