32位MCU内核对任何厂商而言都不是一件轻松的工作。为了加速上市时刻、下降开发本钱,一起完结产品差异化,运用业界规范、老练的内核来开发SoC不失为一种正确的挑选。现在,供给可授权内核的厂商包含ARM、MIPS、Tensilica等公司,他们对技能和商场的了解能够为32位MCU的发展方向供给一些有利的学习。
差异化战略成为业界共同
MIPS公司处理器事务部商场副总裁Jack Brown以为,在65nm SoC年代,差异化比CPU更为重要。举例而言,一般SoC大致由4部分组成,从功用上能够划分为:操控平面,在这里能够是MIPS或ARM 处理器,首要完结操控功用;数据平面,在这里能够运用DSP、硬件加速器,完结体系级芯片很多的算术运算;嵌入式存储器、库以及模仿外设,包含各种转换器、电源办理器材以及射频器材;衔接各部分的总线或互联。
着重,MIPS经过调研发现跟着工艺逐步转向65nm或45nm,客户面对的模仿方面的困难越来越多。但模仿部分的差异化较小,开发难度却很大,所以客户需求购买IP。这样,假如客户需求开发差异化产品,他们应当把精力放到外设、数据处理、多媒体功用、加密等数据平面部分的开发上,然后完结硬件差异的最大化。而这也是为什么MIPS挑选收买Chipidea公司的原因。
Browne着重了MIPS在IP事务上的全面性。收买Chipidea后,MIPS现在可供给电源办理/音频IP、USB/HDMI衔接IP,以及便携设备/无线IP等多种处理计划。此外,MIPS还经过进步特定类型运用功能(Application Specific Extensions),以及运用CorExtend添加专有指令,使硬件与芯核严密耦合来满意特别运用的需求。
Tensilica公司总裁兼首席执行官Chris Rowen博士也以为差异化规划确实是客户成功的要害。他表明,现在IP工业的应战来自于两方面:一个是IP开发杂乱、投入巨大;别的一个,是IP的成功建立在客户IC开发成功、商场成功的根底之上,这注定了IP收益周期长、见效慢。
那么,该怎么协助客户完结差异化呢?Rowen以为,客户应该具有先进的体系常识和运营?,选用优异的IP和先进工艺、进步功能、添加体系灵敏性并下降功耗和本钱。以北京新岸线公司(Nufrontsoft)为例,他们经过运用Tencilica Xtensa可装备处理器,不光一起完结了芯片操控和DSP算法处理,并且在四个月内就快速完结了低功耗手机电视SoC的开发。
比较模仿IP的授权,ARM的数字IP授权形式更为灵敏。该公司COO Tudor Brown称,现在全球现已有包含TI、高通、三星在内的200多家根据ARM内核处理器的公司,ARM的商业形式能够让更多人共享报答。而软件的可重用性、东西链的完整性、内核的安全性、工程师对处理器的了解和开发的熟练程度,则是体系厂商挑选处理器的起点。
F1: 图1 SoC IP 授权与内部开发的比照
多核在嵌入式SoC范畴大行其道
跟着消费电子、人机界面、互联网接入、数字多媒体等新式运用的出现,业界对多核技能的期望值也在节节攀升。而在嵌入式范畴,不断进步处理器主频的做法现已不能满意不断添加的功能要求,并且必然形成功耗的添加。由于嵌入式体系的本钱/功耗约束比PC更为严厉,这就使得多核在嵌入式SoC范畴有了充沛的用武之地。
MIPS在2007年推出了单线程、频率1.1GHz的74K内核系列,仍然是选用了延伸流水线的办法。但显着时钟频率不可能无约束进步,因而34K内核系列就转而选用单核多线程战略。此次,MIPS推出首款嵌入式多线程和多处理器可授权 IP 核——MIPS32 1004K共同处理体系(Coherent Processing System),完结了MIPS向多核战略的转型。
作为多核技能的拥趸,从ARM11开端,ARM公司就开端支撑多核架构。而2007年推出的Cortex-A9将功能又进步了一个等级。经过对称多处理 (SMP)的方法,Cortex-A9能够完结8000DMIPS的功能,并且选用代码向后兼容。当体系需求更高的功能时,就能够用多核处理器替换单核处理器,便利客户进行体系升级。
Tensilica公司的可装备处理器也支撑多核架构。例如思科CSR-1路由器的中心-硅包处理器(Silicon Packet Processor)内就集成了188颗Tensilica的可装备处理器内核。一起,可装备处理器也能够和其他处理器内核调配运用,构成非对称多处理的架构。
F2: MIPS 32位处理器系列
多内核与多线程
多核计划一般包含对称多处理(Symmetrical Multi-Processing)、非对称多处理(Asymmetric Multi-Processing)和混合多处理(Bound Multi-Processing)三种。Chris Rowen以为多内核和多线程是不同的技能,侧重点不同。他表明多线程是有含义的,可是其含义仅仅针对一些特别运用,比方网络。但一起也有必要看到,多线程带来的处理器规划杂乱性、功耗面积开支,以及软件调试的杂乱性添加都是十分显着的。因而,他坚决的以为多内核是Tensilica的发展方向,而不是多线程。
Jack Browne则着重多线程和多内核是互补的技能。由于多线程的优势在于能够优化每个CPU的流水线运用率,以完结最低的额定芯片本钱,一起削减体系对更多 CPU的需求。为了尽量防止处理单元与内存操控器在资源分配上的抵触,多线程或许会来得更为杂乱一些,但多内核架构其实在某些程度上也会面对相同的问题(特别是共享高速缓存与内存操控器的多中心架构)。因而,将二者结合起来将更有助于处理相同的问题,即凭仗具有本钱优势的存储体系改进处理器的功能功率,一起供给根据SMP操作体系的相同的编程模型。
重视32位MCU商场
MCU是现在最大的半导体产品商场之一,而32位MCU的竞赛已是十分剧烈。瑞萨、NEC、Freescale、NXP、Microchip都是该玩家阵营的成员。Jack Browne表明,未来MIPS的商场战略便是重视数字家庭和无线商场,并战略性地进入32 位MCU商场。2007年,Microchip经过取得MIPS32 M4K内核的授权,顺畅进入32位商场便是该战略的表现。