ARM11系列微处理器是ARM公司近些年推出的新一代RISC处理器,它是ARM新指令构架——ARMv6的第一代设计实现。
该系列主要有ARM1136J,ARM1156T2和ARM1176JZ三个内核机型,分别针对不同应用领域。
本文将对全新的ARMv6构架进行介绍,并深入剖析ARM11处理器的先进特征和关键技术。
ARMv6结构体系
实现新一代微处理器的第一步就是签署一个新的结构体系。这儿所说的结构体系只是对处理器行为进行描述,并不包括具体地指定处理器是怎样被建造的。结构体系的定义提供了处理器和外界(操作系统,应用程序和调试支持)的插口linux虚拟主机,从细节上说,处理器结构体系定义了指令集、编程模式和近来的储存器之间的插口。
最新的ARM处理器构架—ARMv6,发布于2001年10月,它构建于过去六年ARM许多成功的结构体系基础上。同处理器的授权相像,ARM也向顾客授权它的结构体系。例如,Intel的XScale就是基于ARMv5TE的处理器。本文也会就ARM11和IntelXScale的特性作一比较。
目标应用
ARMv6构架是依据下一代的消费类电子、无线设备、网络应用和车辆电子产品等需求而制订的。ARM11的媒体处理能力和低帧率特性,非常适用于无线和消费类电子产品;其高数据吞吐量和高性能的结合十分适宜网路处理应用;另外,也在实时性能和浮点处理等方面ARM11可以满足车辆电子应用的需求。可以预言,基于AMRv6体系结构的ARM11系列处理器将在上述领域发挥巨大的作用。
主要特征
对于各类无线联通应用,毫无节制的提供高性能处理器是无用的。同成本控制类似,帧率的控制也是一个重要诱因。
ARM11系列处理器展示了在性能上的巨大提高,首先推出350M~500MHz时钟频度的内核,在未来将上升到1GHz时钟频度(如图2)。
ARM11处理器在提供高性能的同时,也容许在性能和帧率间做权衡以满足个别特殊应用。通过动态调整时钟频度和供应电流,开发者完全可以控制这三者的平衡。在0.13um工艺,1.2v条件下,ARM11处理器的帧率可以低至0.4mW/MHz。
ARM11处理器同时提供了可综合版本和半订制硬核两种实现。可综合版本可以让顾客依照自己的半导体工艺开发出各有特色的处理器内核arm11嵌入式linux系统,并保持足够灵活性。ARM实现的硬核则是为了满足这些极高性能和速率要求的应用,同时为顾客节约实现的成本和时间。
为了让顾客更便捷地走完实现流程,ARM11处理器采用了便于综合的流水线结构,并和常用的综合工具以及RAMcompiler良好结合arm11嵌入式linux系统,确保了顾客可以成功并迅速的达到时序收敛。目前已有的ARM11处理器在不包含Cache的情况下面积大于2.7mm2,对于当前复杂的SoC设计来说,这么小的diesize对芯片成本的增加是十分重要的。ARM11处理器在好多方面为软件开发者带来便利。一方面,它包含了更多的多媒体处理指令来加速视频和音频处理;另一方面,它的新型储存器系统进一步增强了操作系统的性能;据悉linux命令ls,还提供了新指令来加速实时性能和中断的响应。
再度,目前有好多应用要求多处理器的配置(多个ARM内核,或ARM+DSP的组合),ARM11处理器从设计伊始就重视更容易地与其他处理器共享数据,以及从非ARM的处理器上移植软件。据悉,ARM还开发了基于ARM11系列的多处理器系统——MPCORE(由二个到四个ARM11内核组成)。
优秀的性能
ARM11处理器的强悍性能是由一系列的构架特性所决定的。ARMv6—决定性能的基础ARMv6构架决定了可以达到高性能处理器的基础。
总的来说,ARMv6构架通过以下几点来提高处理器的性能: