ARM9 - ARM9

ARM9T
Obecná informace
Navrhl ARM Holdings
Architektura a klasifikace
Mikroarchitektura ARMv4T
Instrukční sada ARM (32bitový) ,
Thumb (16bitový)
ARM9E
Architektura a klasifikace
Mikroarchitektura ARMv5TE
Instrukční sada ARM (32bitový) ,
Thumb (16bitový)
ARM9EJ
Architektura a klasifikace
Mikroarchitektura ARMv5TEJ
Instrukční sada ARM (32bitový) ,
Thumb (16bitový) ,
Jazelle (8bitový)

ARM9 je skupina starších 32bitových jader procesoru RISC ARM licencovaných společností ARM Holdings pro použití mikrokontrolérů . Rodina jádra ARM9 se skládá z ARM9TDMI, ARM940T, ARM9E-S, ARM966E-S, ARM920T, ARM922T, ARM946E-S, ARM9EJ-S, ARM926EJ-S, ARM968E-S, ARM996HS. Vzhledem k tomu, že jádra ARM9 byla vydávána v letech 1998 až 2006 , již nejsou doporučována pro nové IC designy, místo nich jsou upřednostňována jádra ARM Cortex-A , ARM Cortex-M , ARM Cortex-R .

Přehled

Viz také: Architektura ARM a Seznam jader ARM

S touto generací designu se ARM přesunulo z von Neumannovy architektury ( architektura Princeton) na (modifikovanou; což znamená rozdělenou mezipaměť) architekturu Harvard se samostatnými instrukčními a datovými sběrnicemi (a mezipaměti), což výrazně zvyšuje její potenciální rychlost. Většina křemíkových čipů integrujících tato jádra je zabalí jako modifikované čipy architektury Harvardu , kombinující dvě adresové sběrnice na druhé straně oddělených mezipamětí CPU a pevně spojené paměti.

Existují dvě podskupiny, implementující různé verze architektury ARM.

Rozdíly od jader ARM7

Klíčová vylepšení oproti jádrům ARM7 , umožněná vynaložením více tranzistorů, zahrnují:

  • Snížená produkce tepla a nižší riziko přehřátí.
  • Vylepšení frekvence hodin. Přechodem z třístupňového potrubí na pětistupňové lze při stejném procesu výroby křemíku hodiny přibližně zdvojnásobit.
  • Vylepšení počtu cyklů. Mnoho nemodifikovaných binárních souborů ARM7 bylo změřeno tak, že jejich spuštění na jádrech ARM9 zabralo asi o 30% méně cyklů. Mezi klíčová vylepšení patří:
    • Rychlejší nakládky a sklady; mnoho instrukcí nyní stojí jen jeden cyklus. Pomáhá tomu jak upravená architektura Harvardu (omezující se spory o sběrnici a mezipaměť), tak nové fáze potrubí.
    • Odhalení blokování potrubí, což umožňuje optimalizaci kompilátoru, aby se snížilo blokování mezi fázemi.

Některá jádra ARM9 navíc obsahují instrukce „Enhanced DSP“, jako je například multiplikace-akumulace, pro podporu efektivnější implementace algoritmů zpracování digitálního signálu .

Přechod z von Neumannovy architektury vyžadoval použití nesjednocené mezipaměti, aby načítání instrukcí nevystěhovalo data (a naopak). Jádra ARM9 mají oddělené signály datové a adresové sběrnice, které návrháři čipů různě využívají. Ve většině případů spojují alespoň část adresního prostoru ve stylu von Neumanna, který se používá jak pro instrukce, tak pro data, obvykle k propojení AHB s připojením k rozhraní DRAM a rozhraní externí sběrnice použitelné s flash pamětí NOR . Takové hybridy již nejsou čistými procesory architektury Harvardu.

Licence ARM

Společnost ARM Holdings nevyrábí ani neprodává CPU zařízení na základě vlastních návrhů, ale spíše licencuje architekturu procesorů zúčastněným stranám. ARM nabízí řadu licenčních podmínek, které se liší v ceně a v dodávkách. Všem držitelům licence poskytuje ARM integrovatelný hardwarový popis jádra ARM, kompletní sadu nástrojů pro vývoj softwaru a právo prodávat vyrobený silikon obsahující procesor ARM.

Přizpůsobení křemíku

Výrobci integrovaných zařízení (IDM) přijímají procesor ARM IP jako syntetizovatelný RTL (napsáno ve Verilogu ). V této podobě mají schopnost provádět optimalizace a rozšíření na úrovni architektury. To umožňuje výrobci dosáhnout cílů vlastního návrhu, jako je vyšší takt, velmi nízká spotřeba energie, rozšíření sady instrukcí, optimalizace velikosti, podpora ladění atd. Chcete -li zjistit, které komponenty byly zahrnuty do konkrétního čipu ARM CPU, obraťte se na datový list výrobce a související dokumentaci.

Jádra

Rok Jádra ARM9
1998 ARM9TDMI
1998 ARM940T
1999 ARM9E-S
1999 ARM966E-S
2000 ARM920T
2000 ARM922T
2000 ARM946E-S
2001 ARM9EJ-S
2001 ARM926EJ-S
2004 ARM968E-S
2006 ARM996HS

Rodina vícejádrových procesorů ARM MPCore podporuje software napsaný pomocí paradigmat víceprocesorového programování asymetrického ( AMP ) nebo symetrického ( SMP ) . Pro vývoj AMP lze na každou centrální procesorovou jednotku v MPCore pohlížet jako na nezávislý procesor a jako takový může sledovat tradiční strategie vývoje jednoho procesoru.

ARM9TDMI

ARM9TDMI je nástupcem populárního jádra ARM7TDMI a je také založen na architektuře ARMv4T . Jádra založená na něm podporují jak 32bitové instrukční sady ARM, tak 16bitové Thumb a zahrnují:

  • ARM920T s 16 KB každý z I/D mezipaměti a MMU
  • ARM922T s 8 KB každý z I/D mezipaměti a MMU
  • ARM940T s mezipamětí a jednotkou ochrany paměti (MPU)

ARM9E-S a ARM9EJ-S

ARM9E a jeho sourozenec ARM9EJ implementují základní potrubí ARM9TDMI , ale přidávají podporu pro architekturu ARMv5TE , která obsahuje některá rozšíření sady instrukcí DSP. Šířka jednotky multiplikátoru se navíc zdvojnásobila, čímž se doba potřebná pro většinu operací násobení zkrátila na polovinu. Podporují 32bitové, 16bitové a někdy i 8bitové instrukční sady.

  • ARM926EJ-S s technologií ARM Jazelle , která umožňuje přímé provedení 8bitového bajtového kódu Java v hardwaru a MMU
  • ARM946
  • ARM966
  • ARM968

TI-Nspire CX (2011) a CX II (2019) graphing kalkulačky pouze procesor ARM926EJ-S, taktovaný na 132 a 396 MHz, resp.

Bramborové hranolky

Nintendo DSi má čip s jádrem ARM9 a ARM7
Kostka Lego Mindstorms EV3 má ARM9 TI Sitara AM1x
Procesor základního pásma ARM946E-S na telefonu Samsung SGH-D900
ARM920T
ARM926EJ-S
ARM940T
ARM966E-S
Neodkazované jádro ARM9

Dokumentace

Množství dokumentace pro všechny čipy ARM je skličující, zejména pro nováčky. Dokumentace pro mikrokontroléry z minulých desetiletí by byla snadno obsažena v jediném dokumentu, ale jak se vyvíjely čipy, rostla i dokumentace. Celkovou dokumentaci je obzvláště těžké pochopit pro všechny čipy ARM, protože se skládá z dokumentů od výrobce IC a dokumentů od dodavatele jádra CPU ( ARM Holdings ).

Typický strom dokumentace shora dolů je: marketingové snímky na vysoké úrovni, datový list pro přesný fyzický čip, podrobný referenční manuál, který popisuje běžné periferie a další aspekty fyzických čipů ve stejné sérii, referenční manuál pro přesný základní procesor ARM v rámci čip, referenční příručka pro architekturu jádra ARM, která obsahuje podrobný popis všech sad instrukcí.

Strom dokumentace (shora dolů)
  1. Marketingové snímky výrobce IC.
  2. Datové listy výrobce IC.
  3. Referenční příručky výrobce IC.
  4. Základní referenční příručky ARM.
  5. Referenční příručky architektury ARM.

Výrobce IC má další dokumenty, včetně: uživatelských příruček zkušební desky, poznámek k aplikacím, začátků s vývojovým softwarem, dokumentů knihovny softwaru, chyb a dalších.

Viz také

Viz také: Seznam vývojových nástrojů ARM Cortex-M

Reference

externí odkazy

Oficiální dokumenty ARM9
Rychlé referenční karty
  • Pokyny: Thumb ( 1 ), ARM and Thumb-2 ( 2 ), Vector Floating Point ( 3 )
  • Opcodes: Thumb ( 1 , 2 ), ARM ( 3 , 4 ), GNU Assembler Directives 5 .