ARM11系列微处理器是ARM公司近年推出的新一代RISC处理器,它是ARM新指令架构——ARMv6的第一代规划完成。
该系列主要有ARM1136J,ARM1156T2和ARM1176JZ三个内核类型,别离针对不同使用范畴。
本文将对全新的ARMv6架构进行介绍,并深入分析ARM11处理器的先进特色和关键技能。
ARMv6结构体系
完成新一代微处理器的第一步便是缔结一个新的结构体系。这儿所说的结构体系仅仅对处理器行为进行描绘,并不包括详细地指定处理器是怎么被制作的。结构体系的界说供给了处理器和外界(操作体系,使用程序和调试支撑)的接口,从细节上说,处理器结构体系界说了指令集、编程形式和最近的存储器之间的接口。
最新的ARM处理器架构—ARMv6,发布于2001年10月,它建立于曩昔十年ARM许多成功的结构体系根底上。同处理器的授权相似,ARM也向客户授权它的结构体系。比方,Intel的XScale便是依据ARMv5TE的处理器。本文也会就ARM11和Intel XScale的特色作一比较。
方针使用
ARMv6架构是依据下一代的消费类电子、无线设备、网络使用和轿车电子产品等需求而拟定的。ARM11的媒体处理才能和低功耗特色,特别适用于无线和消费类电子产品;其高数据吞吐量和高功用的结合十分合适网络处理使用;别的,也在实时功用和浮点处理等方面ARM11能够满意轿车电子使用的需求。能够预言,依据AMRv6体系结构的ARM11系列处理器将在上述范畴发挥巨大的效果。
主要特色
关于各种无线移动使用,毫无操控的供给高功用处理器是无用的。同本钱操控相似,功耗的操控也是一个重要因素。
ARM11系列处理器展现了在功用上的巨大提高,首要推出350M~500MHz时钟频率的内核,在未来将上升到1GHz时钟频率(如图2)。
ARM11处理器在供给高功用的一起,也答应在功用和功耗间做权衡以满意某些特别使用。经过动态调整时钟频率和供给电压,开发者完全能够操控这两者的平衡。在0.13um工艺,1.2v条件下,ARM11处理器的功耗能够低至0.4mW/MHz。
ARM11处理器一起供给了可归纳版别和半定制硬核两种完成。可归纳版别能够让客户依据自己的半导体工艺开宣布各有特色的处理器内核,并坚持满意灵活性。ARM完成的硬核则是为了满意那些极高功用和速度要求的使用,一起为客户节约完成的本钱和时刻。
为了让客户更方便地走完完成流程,ARM11处理器采用了易于归纳的流水线结构,并和常用的归纳东西以及RAM compiler杰出结合,确保了客户能够成功并敏捷的到达时序收敛。现在已有的ARM11处理器在不包括Cache的情况下面积小于2.7mm2,关于当时杂乱的SoC规划来说,如此小的die size对芯片本钱的下降是极其重要的。ARM11处理器在许多方面为软件开发者带来便当。一方面,它包括了更多的多媒体处理指令来加快视频和音频处理;另一方面,它的新式存储器体系进一步提高了操作体系的功用;此外,还供给了新指令来加快实时功用和中止的呼应。
再次,现在有许多使用要求多处理器的装备(多个ARM内核,或ARM+DSP的组合),ARM11处理器从规划伊始就重视更容易地与其他处理器同享数据,以及从非ARM的处理器上移植软件。此外,ARM还开发了依据ARM11系列的多处理器体系——MPCORE(由二个到四个ARM11 内核组成)。
优异的功用
ARM11处理器的超强功用是由一系列的架构特色所决议的。ARMv6—决议功用的根底ARMv6架构决议了能够到达高功用处理器的根底。
总的来说,ARMv6架构经过以下几点来增强处理器的功用:
•多媒体处理扩展
使MPEG4编码/解码加快一倍
音频处理加快一倍
•增强的Cache结构
实地址Cache
削减Cache的刷新和重载
削减上下文切换的开支
•增强的反常和中止处理
使实时使命的处理愈加敏捷= 支撑Unaligned和Mixed-endian数据拜访
使数据同享、软件移植更简略,也有利于节约存储器空间
对绝大多数使用来说,ARMv6坚持了100%的二进制向下兼容,使用户曩昔开发的程序能够进一步承继下去。ARMv6 坚持了一切曩昔架构中的T(Thumb指令)和E(DSP指令)扩展,使代码紧缩和DSP处理特色得到连续;为了加快Java代码履行速度的ARM Jazalle技能也持续在ARMv6架构中发挥重要效果。
ARM11处理器的内核特色
ARM11处理器是为了有用的供给高功用处理才能而规划的。在这儿需求着重的是,ARM并不是不能规划出运行在更高频率的处理器,而是,在处理器能供给超高功用的一起,还要确保功耗、面积的有用性。ARM11优异的流水线规划是这些功用的重要确保。