Las conexiones y diferencias entre algunos núcleos ARM
Probablemente existen más de mil tipos de procesadores con núcleos ARM, que no vamos a presentar aquí. La siguiente es una breve introducción a varias versiones importantes del kernel de varios procesadores ARM.
1． Procesador ARM7
El procesador ARM7 adopta la arquitectura ARMV4T (von Neumann), que combina memoria de instrucciones de programa y memoria de datos. La característica principal es que el programa y los datos usan el mismo espacio de almacenamiento. La dirección de almacenamiento de instrucciones del programa y la dirección de almacenamiento de datos apuntan a diferentes ubicaciones físicas en la misma memoria. y los datos son los mismos. De esta manera, cuando el procesador ejecuta una instrucción, primero debe recuperar la instrucción de la memoria para decodificarla y luego recuperar los operandos para realizar la operación. En términos generales, la arquitectura ARM7 tiene las características de canalización de tres niveles, caché de datos e instrucciones unificadas espacialmente, consumo de energía promedio de 0,6 mW/MHz, velocidad de reloj de 66 MHz y ejecución promedio de cada instrucción de 1,9 ciclos de reloj. Entre ellos, ARM710, ARM720 y ARM740 son núcleos ARM con caché incorporada. El conjunto de instrucciones ARM7 se combina con la extensión del conjunto de instrucciones Thumb para reducir la capacidad de memoria y el costo del sistema. Al mismo tiempo, también utiliza tecnología de depuración ICE integrada para simplificar el diseño del sistema y utiliza una extensión de mejora DSP para mejorar el rendimiento. La arquitectura ARM7 es una estructura central RISC integrada, pequeña, rápida y de bajo consumo de energía. Los usos típicos de este producto son teléfonos móviles digitales y discos duros. Los principales núcleos ARM7 actuales son ARM7TDMI, ARM7TDMI-S, ARM7EJ-S y ARM720T. Los procesadores ARM7 más utilizados en el mercado ahora incluyen los procesadores S3C44BOX y S3C4510 de Samsung, los procesadores de la serie AT91FR40162 de Atmel, la serie EP73xx de Cirrus, etc. En términos generales, en los últimos dos o tres años, la mayoría de los procesadores de aplicaciones en la parte de banda base de los teléfonos móviles eran básicamente ARM7. También hay muchos módulos de comunicación, como el módulo CDMA, el módulo GPRS y el módulo GPS, todos los cuales contienen procesadores ARM7.
2. Procesador ARM9, ARM9E
El procesador ARM9 adopta la arquitectura ARMV4T (Harvard). Esta arquitectura es una estructura de memoria que separa el almacenamiento de instrucciones del programa y el almacenamiento de datos, y es una arquitectura paralela. Su característica principal es que los programas y los datos se almacenan en diferentes espacios de almacenamiento, es decir, la memoria de programas y la memoria de datos. Son dos memorias independientes, cada memoria se aborda y se accede de forma independiente. Correspondientes a las dos memorias hay cuatro conjuntos de buses en el sistema, el bus de datos y el bus de direcciones para el programa, y el bus de datos y el bus de direcciones para los datos. Este bus de programa y de datos separados permite recuperar palabras de instrucción y operandos simultáneamente en un ciclo de máquina, aumentando así la velocidad de ejecución y duplicando el rendimiento de datos. Y debido a que el programa y las memorias de datos están en dos espacios físicos separados, la búsqueda y ejecución de instrucciones pueden superponerse por completo. ARM9 utiliza procesamiento de canalización de cinco niveles y una estructura de caché separada, con un consumo de energía promedio de 0,7 mW/MHz. La velocidad del reloj es de 120MHz ~ 200MHz y cada instrucción se ejecuta en un promedio de 1,5 ciclos de reloj. Al igual que la serie de procesadores ARM7, los procesadores ARM920, ARM940 y ARM9E son todos núcleos de CPU con caché, con un rendimiento de 132MIPS (reloj de 120 MHz, fuente de alimentación de 3,3 V) o 220 MIPS (reloj de 200 MHz). El procesador ARM9 también está equipado con extensiones de instrucciones Thumb, depuración y bus Harvard. Bajo el mismo proceso de producción, el rendimiento es el doble que el del procesador ARM7TDMI. Comúnmente utilizado en equipos inalámbricos, instrumentación, equipos de redes, equipos decodificadores, impresoras de alta gama y aplicaciones de cámaras digitales. El núcleo ARM9E agrega piezas de memoria TCM y DSP estrechamente acopladas al núcleo ARM9. Los principales núcleos ARM9 actuales son ARM920T, ARM922T y ARM940.
Los chips de procesador relevantes incluyen el S3C2510 de Samsung, la serie EP93xx de Cirrus, etc. Los núcleos ARM9E principales son ARM926EJ-S, ARM946E-S, ARM966E-S, etc. Las PDA comunes actualmente en el mercado, como PocketPC, generalmente usan procesadores ARM9, la mayoría de los cuales son procesadores S3C2410 de Samsung.
3. Procesador ARM10E
El procesador ARM10E adopta la arquitectura ARMVST, que se puede dividir en seis niveles de procesamiento de canalización. Adopta una estructura de caché que separa instrucciones y datos. El consumo de energía promedio es de 1000 mW, la velocidad del reloj es. 300 MHz y cada instrucción se ejecuta en promedio 1,2 ciclos de reloj. ARM10TDMI es compatible con todos los núcleos ARM en el código de nivel binario, tiene un MAC 32×16 de alta velocidad incorporado y reserva una interfaz de coprocesador DSP. El VFP10 (unidad de punto flotante vectorial) es una estructura de tubería de siete niveles. El procesador ARM1020T se compone de ARMl0TDMI, instrucciones de 32 KB, cachés de datos y partes MMU. El reloj de su sistema alcanza los 300 MHz, el caché de instrucciones y el caché de datos son de 32 KB cada uno y el ancho de datos es de 64 bits. Puede admitir una variedad de sistemas operativos comerciales y es adecuado para la próxima generación de dispositivos portátiles de Internet de alto rendimiento. y aplicaciones de consumo digitales. Los núcleos ARM10 principales son ARM1020E, ARM1022E, ARM1026EJ-S, etc.
4． Procesador SecurCore
La serie de procesadores SecurCore proporciona soluciones de seguridad basadas en tecnología RISC de 32 bits de alto rendimiento. Esta serie de procesadores tiene las características de tamaño pequeño, bajo consumo de energía, alta densidad de código y alto rendimiento. Otra cosa más especial es que esta serie de procesadores brinda soporte para soluciones de seguridad. Utilizando tecnología de núcleo blando para proporcionar la máxima flexibilidad y evitar el escaneo y la detección externos, proporciona una unidad de protección de almacenamiento MPU orientada a tarjetas inteligentes y de bajo costo que puede integrar de manera flexible las funciones de seguridad propias del usuario y otros coprocesadores. Actualmente contiene 4 productos. : SC100, SC110, SC200 y SC210.
5. Procesador StrongARM
El procesador StrongARM adopta la arquitectura de canalización de cinco niveles de ARMV4T. Actualmente existen tres versiones: SA110, SA1100 y SA1110. Además, los procesadores de la serie XScale PXA27x de Intel basados en la arquitectura ARMv5TE tienen una caché I/D y algunas funciones DSP en comparación con StrongARM, lo que los hace más adecuados para aplicaciones multimedia móviles. El procesador central de la mayoría de los teléfonos inteligentes actualmente en el mercado es el procesador de la serie XScale.
6． Procesador ARM11
La serie de procesadores ARM11 puede alcanzar un rendimiento de hasta 500 MHz utilizando tecnología de fundición de 130 nm, con un área de chip tan pequeña como 2,2 mm2 y tan baja como 0,24 mW/MHz. La serie de procesadores ARM11 está dirigida a muchos mercados de productos de consumo e introduce muchas tecnologías nuevas, incluido SIMD para procesamiento de medios, tecnología TrustZone para mejorar el rendimiento de seguridad, gestión inteligente de energía (IEM) y tecnología de multiprocesamiento de sistema actualizable y de muy alta demanda con más de 2600 Rendimiento Dhrystone 2.1 MIPS. Los principales procesadores ARM11 incluyen ARM1136JF-S, ARM1156T2F-S, ARM1176JZF-S, ARM11 MCORE, etc.