处理器指令集架构(ISA)的代码密度对在实践国际中的SoC处理器的能耗功率有很大的影响。在挑选嵌入式SoC处理器时,功耗和面积通常是主要被考虑的,但另一个主要因素,往往在这样的评价中被忽视了:处理器指令集架构(ISA)的代码密度。
一个严密的指令集发生较小的代码,导致少取指令。这关于能效有着严重的影响,由于从片上存储器取指令所运用的能耗远远大于CPU履行指令所需的。
大多少? 2010年斯坦福大学詹姆斯·贝尔福的博士论文对高效的嵌入式核算研讨标明,关于一个典型的32位RISC处理器,从一个2字节的片上缓存取指令所耗费的能量比一个32位的加法运算(在一个典型的45纳米CMOS制程)多耗费的多6.8倍.
Dally等人的另一项宣布在IEEE核算机的研讨发现,典型的嵌入式处理器的能耗的42%来自取指,而只要6%的被耗费于履行实践的算术运算。这些研讨都运用一个小的片上指令缓存。事实上指令往往更需求拜访较大的片上乃至片外存储,那么功耗的影响将被扩大, 系数6.8倍将变为50倍或更多。
这儿的结论是清晰的:运用需求较少指令的ISA,比简略地挑选一个履行更有用的处理器在是节能上更有协助.对一颗CPU而言, 面积(门运用)是另一种处理器挑选的常见规范。但SoC为程序存储器所需的面积的要大得多,尤其是对非密布的代码。
一般法则是约1千比特的片上SRAM占有的面积与1K的逻辑门相同。将此规矩应用于一些典型的处理器所得的面积的成果,如图2中曲线所示。 (在这儿处理器的面积估量规模从小型8位处理器的8K门到先进的64位处理器的100K门,而合适嵌入式程序的的片上代码存储空间估量规模从2至32千字节。)
此图清楚地标明,对大多数32位嵌入式SoC ,程序存储器是CPU面积的两倍或两倍以上。更为紧凑的代码明显需求更小的程序存储器。因而,在只考虑CPU所需门数的情况下, 挑选采用了紧凑ISA的处理器能够明显下降SoC面积。
以上考虑促成了咱们所供给的BA22系列的32位处理器内核,其对任何需求考虑低功耗的处理器体系都很有价值。咱们信任BA22 ,在同行业中具有最优的代码密度,估量比ARM ?的Thumb- 2 ISA的代码密度最高能有20 %的提高。
有竞争力的功能( 2.1或以上Coremarks/兆赫) ,面积(15K门起), 时钟频率(在65nm – LP 将超越400 MHz)和功率功率(0.02毫瓦/兆赫兹),由于拔尖的代码密度,使得BA22成为功耗灵敏的深嵌入体系CPU IP的最佳挑选之一。