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嵌入式处理器ARM(Advanced RISC Machines)技能及芯片

ARM (Advanced RISC Machines)公司从1991年推出第一种嵌入式RISC内核ARM6开始至今,经过十年多坚持不懈的打造,ARM已成为世界领先的嵌入式RISC处理器知识产权(IP

ARM (Advanced RISC Machines)公司从1991年推出第一种嵌入式RISC内核ARM6开端至今,经过十年多持之以恒的打造,ARM已成为国际抢先的嵌入式RISC处理器知识产权(IP)供给商。ARM公司是一个概念立异的公司,它首要提出知识产权揭露出售授权的概念,它既不出产芯片,也不出售芯片,它的商业模式是搞规划和卖计划,它经过对数字电子公司在广泛的运用中运用高功用、低价格、低功耗的微处理器和体系芯片进行授权而获利。ARM公司也出售软件和开发体系,还供给咨询、技能支撑、保护和培训服务,以加速我们对ARM体系结构和产品的认知和承受,然后改动了国际半导体职业的格式。它借助于具有的强壮技能优势,在国际范围内与许多业界抢先的半导体厂商和芯片规划中心、实时操作体系软件开发商、运用软件公司、电子规划主动化(EDA)东西供货商和体系公司树立协作关系,其间包含国际尖端的厂商Intel、NS、TI、Apple、Motorola、Mitsubishi、SUN、Lucent、Sanyo、 Altera、Triscend、Agilent、Toshiba、Fujitsu、Sharp、ST、3COM、OKI、YAMAHA、Atmel、 Rohm、Rockwell、Philips、Lucent、Samsung、Hyundai、Sony和Alcatel等56家公司。由此可见ARM技能具有不行抵抗的魅力,1999年选用ARM IP核的芯片出货量就达1.8亿片,占RISC商场份额57.8%;2000年选用ARM IP核的芯片出货量更是增长到4亿片,RISC商场份额上升到74.3%,同期MIPS芯片占11.3%,Power PC芯片占3.4%。

特色和优势

ARM技能与其他公司规划的处理器比较终究有什么样的优势呢?

  ARM结构的要害长处是能兼顾到高功用、低功耗、低价格几个方面而做得都比较好。首要在低功耗(MIPS/W-百万条指令每秒/瓦)方面具有业界抢先的功用,例如ARM7TDMI内核供给高达4000 MIPS/W的低功耗特性。在数据处理才能的每MIPS的低价格方面,ARM向协作伙伴供给某些最具有竞争力价格的解决计划,能够使得新的消费电子产品由此能快速增长。加上具有最广泛的第三方协作伙伴支撑:有50家以上的RTOS软件厂商和30家以上的EDA东西制作商,有许多高效率的实时盯梢调试东西,选用AMBA片上总线,能够使规划时刻更短,加速了产品上市时刻。

  ARM的高功用表现为其体系结构是根据RISC流水线架构,它的指令体系和相关译码机制比那些选用微程序的杂乱指令体系的核算机(CISC)简略得多。这个简化带来三个长处:

①指令的高吞吐率
②极端有用的实时中止呼应
③小的高性价比的处理器宏单元
流水线结构能够使一切的处理部件和存储器体系接连操作,典型状况是当一条指令正在被执行时,后一条指令正在被译码,第三条指令一起被从存储器中取指。

运用范畴

  ARM的半导体协作伙伴都是根据ARM架构来规划、制作、打商场和出售微处理器、专用集成电路(ASIC)和专用规范产品(ASSP)。各个不同厂商在 ARM技能的基础上加上它们自己的技能和才能,运用ARM广泛支撑的架构出产出各种不同的产品。这些根据ARM技能的微处理器现已被广泛运用于各种电子产品,特别是一些高端嵌入式操控运用,例如轿车电子设备、移动电话、硬盘驱动器、调制解调器、工业操控、海量存储、网络通讯、无线通讯和各种消费文娱电子产品。

解决计划

  ARM能够供给一组根本内核、体系结构扩展、微处理器和片上体系(SOC)等解决计划,而它们都运用一个公共的软件结构,即在整个产品的范围内都答应相同的软件。

一组根本内核

①ARM7是一种小型的高功用低功耗可集成32位RISC处理器内核,这开端是为便携式通讯设备而开发的。

②ARM7TDMI是一种授权最广泛的产品,它把ARM7的指令体系与Thumb相结合,减少了存储器的容量,降低了体系本钱。

  EmbeddedICE调试器使体系规划更简单,DSP加强了乘法扩展功用,提升了功用,典型运用是数字移动电话和硬盘驱动器。

③ARM9TDMI是一种有5级流水线,集成有Thumb扩展功用、调试功用和哈佛总线的内核。在相同工艺下,它是ARM7TDMI功用的两倍以上。典型运用为网络和机顶盒。

④ARM9E-S是根据ARM9TDMI的内核,在原指令体系上扩展了高档信号处理功用的指令。它可用于需求操控和DSP的运用,包含硬盘驱动(HDD)、数字视频盘DVD、移动电话、主动和工业操控范畴。

⑤ARM10TDMI是一种比ARM9TDMI有更高功用的内核,其功用简直是ARM9TDMI的两倍,有6级流水线、哈佛总线、Thumb扩展功用和对一切编程模型状况的全调试拜访。首要运用于下一代手持通讯产品和数码电子消费产品以及多媒体运用。

⑥可组合内核:ARM现已开宣告最盛行的可组合内核,包含ARM7TDMI-S、ARM9TDMI-S、ARM946E-S和ARM966E-S解决计划。这些软内核在功用上等效于已存在的硬内核,可是这会给特定的用户带来更多的灵活性。

完好的微处理器内核

①ARM720T、ARM920T和ARM1020T是低价格、低功耗的通用体系封装的微处理器,它们带有高速缓冲存储器(Cache)、存储器办理、写入缓冲器和JTAG接口,并为高档OS渠道作了优化,可运用于手持核算设备、数据通讯和消费电子多媒体产品。

②ARM740T、ARM940T、ARM946E-S和ARM966E-S是低价格低功耗高功用的通用微处理器,为嵌入式操控作了优化,方针运用包含高档引擎办理、仪器、安全体系和高端打印机。

供给的硅技能

①ARM10系列:300MHz ARM10处理器系列是有矢量浮点(VFP)大容量片上指令Cache和数据Cache、带有支撑虚拟存储页操作指令的MMU、写入缓冲器和新式高带宽先进的微操控器总线结构(AMBA)SOC总线接口。
ARM10解决计划能够支撑Win CE和EPOC32,并将供给低体系价格、低功耗和简单集成到较大SOC规划的支撑。

②StrongARM 是一种具有非常高功用的通用微处理器,这是与DEC公司联合开发、并授权Intel公司制作出产,Intel公司用SA110命名该通用嵌入式规范处理器。SA1110用于Palm设备,SA1111作为配套芯片。Intel宣告下一代StrongARM将把功用进步2倍到3倍,而坚持其功耗为0.5W 以下。

取得高功用处理器规划技能的时机

  因为出资和危险巨大、短少自主的核心技能,虽然在中低端微处理器方面有了必定发展,但在规划和制作高功用处理器芯片方面一直是我国TI业的“芯病”痛,要到达今世处理器的国际先进水平,还难以在短期内有大的打破。即便现已具有规划和制作先进微处理器的才能,还一时无法成为商场的干流产品,不会改动国际核算机商场的格式。而ARM体系结构的产品,现已简直成为嵌入式RISC芯片的独占机种,经过购买合法授权就能够得到相关的规划和制作技能,在干流芯片的规划和制作中占有一席之地,相对危险峻小得多。ARM公司也非常看好我国的商场,已开端与中兴公司协作,并非常期望与国内更多的企业协作,应该说两边只需抓住时机就很或许完成双赢。

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