arm內(nèi)核系列比較

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上arm內(nèi)核系列比較ARM2009-06-1421:38:37閱讀345評(píng)論0字號(hào):大中小器件的選擇歸根結(jié)底是為嵌入式系統(tǒng)選擇合適的處理器芯片。ARM處理器是最常見(jiàn)的嵌入式處理器之一,它以低功耗、低成本和高性能而深受業(yè)界的青睞。而且ARM是目前產(chǎn)業(yè)中資源最為廣泛的嵌入式處理器,基于廣大的ARM合作伙伴計(jì)劃,開(kāi)發(fā)者可以在這個(gè)聯(lián)盟里尋求到各種自己意想不到的幫助。從圖2給出了常見(jiàn)的ARM處理器的架構(gòu)和支持的操作系統(tǒng)。目前在業(yè)內(nèi)廣為人知的ARM處理器主要有ARM7系列和ARM9系列,同時(shí)為了關(guān)注今后嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展,也有必要了解一下最新的ARM11和ARM Cotex系列處理器

2、。圖2ARM體系結(jié)構(gòu)ARM7系列ARM7TDMI是ARM7系列中使用最廣泛的,它是從最早實(shí)現(xiàn)32位地址空間編程模式的ARM6內(nèi)核發(fā)展而來(lái)的,并增加了64位乘法指令,支持片上調(diào)試、16位Thumb指令集和EmbeddedICE觀察點(diǎn)硬件。ARM7TDMI屬于ARM v4體系結(jié)構(gòu),采用馮諾伊曼結(jié)構(gòu),3級(jí)流水處理,平均0.9DMIPs/Mhz性能。不過(guò)ARM7TDMI沒(méi)有MMU(Memory Management Unit和Cache,所以?xún)H支持那些不需要MMU和Cahce的小型實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),如VxWorks、uC/OS-II和uLinux等RTOS。其他的ARM7系列內(nèi)核還有ARM720T和ARM

3、7E-S等。ARM9系列ARM9TDMI相比ARM7TDMI,將流水級(jí)數(shù)提高到5級(jí)從而增加了處理器的時(shí)鐘頻率,并使用指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的哈佛結(jié)構(gòu)以改善CPI和提高處理器性能,平均可達(dá)1.1DMIPs/Mhz,但是ARM9TDMI仍屬于ARM v4T體系結(jié)構(gòu)。在ARM9TDMI基礎(chǔ)上又有ARM920T、ARM940T和ARM922T,其中ARM940T增加了MPU(Memory Protect Unit和Cache;ARM920T和ARM922T加入了MMU、Cache和ETM9(方便進(jìn)行CPU實(shí)時(shí)trace,從而更好的支持象Linux和WinCE這樣的多線(xiàn)程、多任務(wù)操作系統(tǒng)。ARM9E系列A

4、RM9E系列屬于ARM v5TE,在ARM9TDMI的基礎(chǔ)上增加了DSP擴(kuò)展指令,是可綜合內(nèi)核,主要有ARM968E-S、ARM966E-S、ARM946E-S和ARM926EJ-S(v5TEJ 指令體系,增加了Java指令擴(kuò)展,其中ARM926EJ-S是最具代表性的。通過(guò)DSP和Java 的指令擴(kuò)展,可獲得70%的DSP處理能力和8x的Java處理性能提升。另外分開(kāi)的指令和數(shù)據(jù)Cache結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提升了軟件性能;指令和數(shù)據(jù)TCM(Tightly Couple Memory:緊耦合存儲(chǔ)器接口支持零等待訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器;雙AMBA AHB總線(xiàn)接口等。ARM926EJ-S可達(dá)250Mhz以上的處理速度,

5、很好地支持Symbian OS、Linux、Windows CE和Palm OS等主流操作系統(tǒng)。ARM11系列ARM11系列主要有ARM1136、ARM1156、ARM1176和ARM11MP-Core等,它們都是v6體系結(jié)構(gòu),相比v5系列增加了SIMD多媒體指令,獲得1.75x多媒體處理能力的提升。另外,除了ARM1136外,其他的處理器都支持AMBA3.0-AXI總線(xiàn)。ARM11系列內(nèi)核最高的處理速度可達(dá)500Mhz以上(其中90nm工藝下,ARM1176可達(dá)到750Mhz以及600DMIPS的性能,請(qǐng)參考和圖3相關(guān)描述。 圖3ARM11系列內(nèi)核基于ARMv6架構(gòu)的ARM11系列處理器是根

6、據(jù)下一代的消費(fèi)類(lèi)電子、無(wú)線(xiàn)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和汽車(chē)電子產(chǎn)品等需求而制定的。其的媒體處理能力和低功耗特點(diǎn)使它特別適合于無(wú)線(xiàn)和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品;其高數(shù)據(jù)吞吐量和高性能的結(jié)合非常適合網(wǎng)絡(luò)處理應(yīng)用;另外,在實(shí)時(shí)性能和浮點(diǎn)處理等方面ARM11可以滿(mǎn)足汽車(chē)電子應(yīng)用的需求。ARM Cotex系列Cortex系列是ARM公司目前最新內(nèi)核系列,屬于v7架構(gòu),主要有Cortex-A8、Cortex-R4、Cortex-M3和Cortex-M1等處理器,其中A8是面向高性能的應(yīng)用處理器,最高可達(dá)1Ghz的處理速度,更好的支持多媒體及其他高性能要求,最高可達(dá)2000DMIPS;R4主要面向嵌入式實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域(Real-Ti

7、me,7級(jí)流水結(jié)構(gòu),相對(duì)于上代ARM1156內(nèi)核,R4在性能、功耗和面積(PPA: Performance,Power and Area取得更好的平衡,>1.5DMIPS/Mhz和高于400Mhz的處理速度。而M3主要是面向低成本和高性能的MCU應(yīng)用領(lǐng)域,相比ARM7TDMI,M3面積更小,功耗更低,性能更高。Cortex-M3處理器的核心是基于哈佛架構(gòu)的3級(jí)流水線(xiàn)內(nèi)核,該內(nèi)核集成了分支預(yù)測(cè),單周期乘法,硬件除法等眾多功能強(qiáng)大的特性,使其在Dhrystone benchmark上具有出色的表現(xiàn)(1.25DMIPS/MHz。根據(jù)Dhrystone benchmark的測(cè)評(píng)結(jié)果,采用新的Thumb.-2指令集架構(gòu)的Cortex-M3處理器,與執(zhí)行Thumb指令的ARM7TDMI-S.處理器相比,每兆赫的效率提高了70%,與執(zhí)行ARM指令的ARM7TDMI-S 處理器相比,效率提高了35%。目前已經(jīng)有C