《電子技術(shù)應(yīng)用》
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嵌入式ARM11處理器特點(diǎn)分析

2017-08-23
關(guān)鍵詞: ARM11 嵌入式

  蘋果iPhone采用了三星電子生產(chǎn)的S3C6400型處理器,基于ARM11架構(gòu),arm1176JZF程序內(nèi)核的運(yùn)行頻率更是高達(dá)620MHz,從而保證了Mac OS的流暢運(yùn)行,與之對(duì)應(yīng)的程序運(yùn)行內(nèi)存達(dá)到了128M, 并采用了三星閃存芯片,容量達(dá)到了8GB.觸控方式方面,iPhone采用了Muti-touch技術(shù),絢麗的3D界面以及流暢的畫面過(guò)度足以令人驚嘆科技之美。其他功能方面,iPhone不支持3G,不支持FM調(diào)頻收音機(jī),不支持紅外線,不支持外接任何設(shè)備,功能限制了不少啊。

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  ARM處理器微體系結(jié)構(gòu)的演變——過(guò)去的十年中,ARM處理器經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單的ARM7TDMI內(nèi)核發(fā)展到最新ARM11EJ-S內(nèi)核,當(dāng)前有5個(gè)產(chǎn)品系列——ARM7、ARM9、ARM9E、ARM10、 SecurCore和ARM11.從簡(jiǎn)單的三級(jí)流水線到先進(jìn)的8級(jí)流水線結(jié)構(gòu)。用單個(gè)時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行比較,性能差別不大。 ARM11是ARM家族中性能最強(qiáng)的一個(gè)系列。 ARM7TM 通常只能在200MHz以下的頻率運(yùn)行;arm11系列處理器展示了在性能上的巨大提升,首先推出350M~500MHz時(shí)鐘頻率的內(nèi)核,在未來(lái)將上升到1GHz時(shí)鐘頻率。

  ARM11處理器在提供高性能的同時(shí),也允許在性能和功耗間做權(quán)衡以滿足某些特殊應(yīng)用。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)鐘頻率和供應(yīng)電壓,開發(fā)者完全可以控制這兩者的平衡。在0.13um工藝,1.2v條件下,arm11處理器的功耗可以低至0.4mW/MHz.

  ARM11處理器的超強(qiáng)性能是由一系列的架構(gòu)特點(diǎn)所決定的。ARMv6-決定性能的基礎(chǔ)armv6架構(gòu)決定了可以達(dá)到高性能處理器的基礎(chǔ)。

  ??總的來(lái)說(shuō),armv6架構(gòu)通過(guò)以下幾點(diǎn)來(lái)增強(qiáng)處理器的性能:

  ??多媒體處理擴(kuò)展

  ??使MPEG4編碼/解碼加快一倍

  ??音頻處理加快一倍

  ??增強(qiáng)的Cache結(jié)構(gòu)

  ??實(shí)地址Cache

  ??減少Cache的刷新和重載

  ??減少上下文切換的開銷

  ??增強(qiáng)的異常和中斷處理

  ??使實(shí)時(shí)任務(wù)的處理更加迅速= 支持Unaligned和Mixed-endian數(shù)據(jù)訪問(wèn)

  ??使數(shù)據(jù)共享、軟件移植更簡(jiǎn)單,也有利于節(jié)省存儲(chǔ)器空間

  ??對(duì)絕大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō),ARMv6保持了100%的二進(jìn)制向下兼容,使用戶過(guò)去開發(fā)的程序可以進(jìn)一步繼承下去。armv6保持了所有過(guò)去架構(gòu)中的T(Thumb指令)和E(DSP指令)擴(kuò)展,使代碼壓縮和DSP處理特點(diǎn)得到延續(xù);為了加速Java代碼執(zhí)行速度的ARM Jazalle技術(shù)也繼續(xù)在armv6架構(gòu)中發(fā)揮重要作用。

  ??arm11處理器的內(nèi)核特點(diǎn)

  ??ARM11處理器是為了有效的提供高性能處理能力而設(shè)計(jì)的。該系列主要有ARM1136J,ARM1156T2和arm1176JZ三個(gè)內(nèi)核型號(hào)

  ARM11處理器系列可以在使用130nm代工廠技術(shù)、小至2.2mm2芯片面積和低至0.24mW/MHz的前提下達(dá)到高達(dá)500MHz的性能表現(xiàn)。arm11處理器系列以眾多消費(fèi)產(chǎn)品市場(chǎng)為目標(biāo),推出了許多新的技術(shù),包括針對(duì)媒體處理的SIMD,用以提高安全性能的TrustZone技術(shù),智能能源管理(IEM),以及需要非常高的、可升級(jí)的超過(guò)2600 Dhrystone 2.1 MIPS 性能的系統(tǒng)多處理技術(shù)。

  ARM1176JZF-S可綜合處理器專門針對(duì)包括數(shù)字電視、機(jī)頂盒、游戲機(jī)以及手機(jī)在內(nèi)的消費(fèi)及無(wú)線產(chǎn)品。這一處理器采用了ARM Jazelle? Java加速技術(shù)、arm TrustZone?技術(shù)(專門針對(duì)為運(yùn)行開放式操作系統(tǒng)例如Symbian OS、Linux和Windows CE的消費(fèi)產(chǎn)品提供安全性能的關(guān)鍵技術(shù))以及一個(gè)矢量浮點(diǎn)(VFP)協(xié)處理器(為嵌入式3D圖像提供強(qiáng)大的加速功能)。

  目前有很多應(yīng)用要求多處理器的配置(多個(gè)ARM內(nèi)核,或ARM+DSP的組合),ARM11處理器從設(shè)計(jì)伊始就注重更容易地與其他處理器共享數(shù)據(jù),以及從非ARM的處理器上移植軟件。以朗銳智科(www.lrist.com)十多年的嵌入式開發(fā)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,ARM11的媒體處理能力和低功耗特點(diǎn),特別適用于無(wú)線和消費(fèi)類電子產(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,也在實(shí)時(shí)性能和浮點(diǎn)處理等方面ARM11可以滿足汽車電子應(yīng)用的需求。


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