XScale - XScale

Pro modelové železnice stupnice, viz X stupnice .

XScale je mikroarchitektura pro centrální procesorové jednotky původně navržené společností Intel implementující instrukční sadu architektury ARM (verze 5) . XScale zahrnuje několik odlišných rodin: IXP, IXC, IOP, PXA a CE (viz níže), přičemž některé novější modely jsou navrženy jako SoC . Společnost Intel prodala rodinu PXA společnosti Marvell Technology Group v červnu 2006. Marvell poté značku rozšířil o další procesory s dalšími mikroarchitekturami , jako je Cortex společnosti ARM .

Architektura XScale je založena na ARMv5TE ISA bez pokynů s plovoucí desetinnou čárkou . XScale používá sedmistupňové celé číslo a osmipaměťovou superpipelovanou mikroarchitekturu . Jedná se o nástupce řady mikroprocesorů a mikrokontrolérů Intel StrongARM , kterou společnost Intel získala od divize DEC Digital Semiconductor v rámci řešení soudního sporu mezi těmito dvěma společnostmi. Intel použil StrongARM k nahrazení své churavějící řady zastaralých procesorů RISC , i860 a i960 .

Všechny generace XScale jsou 32bitové procesory ARMv5TE vyrobené s 0,18 um nebo 0,13 um (jako v IXP43x části) procesu a má 32  KB dat vyrovnávací paměť a instrukční vyrovnávací paměti 32 KB. Vícejádrové procesory XScale první a druhé generace mají také 2 kB mini datovou mezipaměť (prohlašuje, že „se vyhne“ mlácení “D-Cache pro často se měnící datové toky). Produkty založené na XScale 3. generace mají až 512 kB sjednocené mezipaměti L2.

Rodiny procesorů

Jádro XScale se používá v řadě rodin mikrokontrolérů vyráběných společnostmi Intel a Marvell:

  • Aplikační procesory (s předponou PXA). Níže jsou popsány čtyři generace aplikačních procesorů XScale: PXA210 / PXA25x, PXA26x, PXA27x a PXA3xx.
  • I / O procesory (s předponou IOP).
  • Síťové procesory (s předponou IXP).
  • Řídicí procesory roviny (s předponou IXC).
  • Procesory spotřební elektroniky (s předponou CE).

K dispozici jsou také samostatné procesory: 80200 a 80219 (zaměřené především na aplikace PCI ).

PXA

Produkty PXA System on a Chip (SoC) byly navrženy v Austinu v Texasu. Krycí jména pro tuto produktovou řadu jsou malá města v Texasu, především leasingy na lov jelenů navštěvované jádrem Intel XScale a marketingovým týmem SoC pro mobilní telefony.

Datum vydání Krycí jméno Typ ARM Fab Velikost Počet pinů Rychlost hodin
PXA21x a PXA26x
PXA210 Únor 2002 - ARMv5 XScale1 jádro 13x13mm 255 pinů T-PBGA 133 MHz a 200 MHz
PXA250 Cotulla 17x17mm 256-pin PBGA 200  MHz , 300 MHz a 400 MHz
PXA255 Březen 2003
PXA26x
PXA260 Březen 2003 Dalhart ARMv5 XScale1 jádro 200  MHz , 300 MHz a 400 MHz
PXA261
PXA263
PXA27x
PXA270 Duben 2004 Bulverde ARMv5 XScale2 jádro 312 MHz, 416 MHz, 520 MHz a 624 MHz
PXA271 13, 104, 208 MHz nebo 416 MHz
PXA272 312 MHz, 416 MHz nebo 520 MHz
PXA3xx
PXA300 Srpna 2005 Monahans ARMv5 XScale3 jádro
PXA310 806 MHz
PXA320
PXA90x
PXA90x 130 nm
PXA93x
PXA930 Tavor ARMv5 XScale3 jádro 65 nm
PXA935 45 nm
PXA95x
PXA955 ARMv7


PXA210 / PXA25x

Intel PXA255

PXA210 byla základní úroveň Intel XScale zaměřená na aplikace mobilních telefonů. To bylo propuštěno s PXA250 v únoru 2002 a přichází s taktováním na 133 MHz a 200 MHz.

Rodina PXA25x (s kódovým označením Cotulla ) se skládá z PXA250 a PXA255. PXA250 byla první generací procesorů Intel XScale. Na výběr bylo ze tří rychlostí hodin : 200  MHz , 300 MHz a 400 MHz. Vyšlo v únoru 2002. V březnu 2003 byla revize C0 PXA250 přejmenována na PXA255. Hlavními rozdíly byly zdvojnásobená rychlost interní sběrnice (100 MHz až 200 MHz) pro rychlejší přenos dat, nižší napětí jádra (pouze 1,3 V při 400 MHz) pro nižší spotřebu energie a funkce zpětného zápisu pro datovou mezipaměť, jejíž nedostatek měl vážný snížený výkon na PXA250.

Základní vlastnosti Intel XScale:

  • ARMv5TE
  • ARM palec
  • ARM DSP
  • Mezipaměť dat a instrukcí L1 32 kB

PXA26x

Rodina PXA26x (s kódovým označením Dalhart ) se skládá z PXA260 a PXA261-PXA263. PXA260 je samostatný procesor taktovaný na stejnou frekvenci jako PXA25x, ale má balíček TPBGA, který je přibližně o 53% menší než balíček PBX PXA25x. PXA261-PXA263 jsou stejné jako PXA260, ale mají paměť Intel StrataFlash uloženou na horní straně procesoru ve stejném balíčku; 16 MB 16bitové paměti v PXA261, 32 MB 16bitové paměti v PXA262 a 32 MB 32bitové paměti v PXA263. Rodina PXA26x byla vydána v březnu 2003.

PXA27x

Intel PXA270 s 624 MHz

Rodina PXA27x (s kódovým označením Bulverde ) se skládá z procesorů PXA270 a PXA271-PXA272. Tato revize je obrovskou aktualizací rodiny procesorů XScale. PXA270 je taktován ve čtyřech různých rychlostech: 312 MHz, 416 MHz, 520 MHz a 624 MHz a je to samostatný procesor bez balené paměti. PXA271 lze taktovat na 13, 104, 208 MHz nebo 416 MHz a má 32 MB 16bitové skládané paměti StrataFlash a 32 MB 16bitové SDRAM ve stejném balíčku. PXA272 lze taktovat na 312 MHz, 416 MHz nebo 520 MHz a má 64 MB 32bitové paměti StrataFlash.

Společnost Intel také přidala do rodiny PXA27x mnoho nových technologií, například:

  • SpeedStep : operační systém může taktovat procesor dolů na základě zatížení, aby šetřil energii.
  • Bezdrátové MMX (s kódovým označením Concan ; „iwMMXt“): 43 nových instrukcí SIMD obsahujících úplnou sadu instrukcí MMX a celočíselné instrukce ze sady instrukcí SSE společnosti Intel spolu s některými instrukcemi jedinečnými pro XScale. Bezdrátový MMX poskytuje 16 dalších 64bitových registrů, které lze považovat za pole dvou 32bitových slov , čtyř 16bitových půl slov nebo osmi 8bitových bajtů . Jádro XScale pak může provádět až osm přidání nebo čtyři MAC současně v jednom cyklu. Tato funkce se používá ke zvýšení rychlosti při dekódování a kódování multimédií a při hraní her.
  • Další periferní zařízení , jako je rozhraní USB-Host a rozhraní fotoaparátu.
  • Interní 256 kB SRAM ke snížení spotřeby energie a latence.

Rodina PXA27x byla vydána v dubnu 2004. Spolu s rodinou PXA27x vydala společnost Intel integrovaný grafický koprocesor 2700G .

PXA3xx

Toradex Colibri XScale Monahans PXA290 SODIMM modul (Prototyp modulu Marvell PXA320 SODIMM modul)

V srpnu 2005 společnost Intel oznámila nástupce společnosti Bulverde s kódovým označením Monahans .

Ukázali, že ukazuje schopnost přehrávat video kódované ve vysokém rozlišení na obrazovce PDA.

Nový procesor byl taktován na 1,25 GHz, ale Intel uvedl, že nabídl pouze 25% zvýšení výkonu (800  MIPS pro 624 MHz procesor PXA270 vs. 1000 MIPS pro 1,25 GHz Monahans ). Ohlášený nástupce grafického procesoru 2700G s kódovým označením Stanwood byl od té doby zrušen. SD funkce Stanwoodu jsou integrovány do Monahans . Pro další grafické možnosti Intel doporučuje čipy třetích stran, jako je rodina čipů Nvidia GoForce .

V listopadu 2006, Marvell Semiconductor oficiálně představil MONAHANS rodinu jako Marvell PXA320, PXA300 a PXA310. PXA320 se aktuálně dodává ve velkém objemu a je škálovatelný až na 806 MHz. PXA300 a PXA310 poskytují výkon „škálovatelný na 624 MHz“ a jsou softwarově kompatibilní s PXA320.

PXA90x

Model PXA90x byl vydán společností Marvell a kombinuje jádro XScale s komunikačním modulem GSM / CDMA. Model PXA90x je vyroben pomocí 130 nm procesu.

PXA16x

Systém PXA168 na modulu od tianyeit.com

PXA16x je procesor navržený společností Marvell, který kombinuje dřívější komponenty PXA SoC navržené společností Intel s novým jádrem procesoru ARMv5TE s názvem Mohawk nebo PJ1 z rodiny Shevell od společnosti Marvell namísto použití designu wdc Xscale nebo ARM. Jádro procesoru je odvozen od Feroceon jádro použité ve vloženém Marvell Kirkwood produktové řady, ale prodlužuje o kompatibilitu úroveň instrukce s XScale IWMMX.

Fotoaparát PXA16x poskytuje vysoký výkon za masovou tržní cenu cenově náročným spotřebitelským a vestavěným trhům, jako jsou digitální obrazové rámečky, čtečky E, displeje uživatelského rozhraní multifunkčních tiskáren (UI), interaktivní telefony VoIP, IP kamery a domácí gadgety.

PXA930 / 935

Řada procesorů PXA930 a PXA935 byla opět postavena pomocí mikroarchitektury Sheeva vyvinuté společností Marvell, ale upgradována na kompatibilitu instrukční sady ARMv7. Toto jádro je takzvaná tříjádrová architektura s kódovým označením Tavor; Tříjádrový znamená, že podporuje instrukční sady ARMv5TE, ARMv6 a ARMv7. Tato nová architektura byla významným skokem od staré architektury Xscale. PXA930 využívá 65 nm technologii, zatímco PXA935 je postaven pomocí 45 nm procesu.

Model PXA930 se používá v zařízení BlackBerry Bold 9700.

PXA940

O PXA940 se toho ví málo, i když je známo, že je kompatibilní s ARM Cortex-A8 . Používá se v zařízení BlackBerry Torch 9800 a je postaveno pomocí technologie 45 nm.

PXA986 / PXA988

Po XScale a Sheevě používá PXA98x třetí design jádra CPU, tentokrát licencovaný přímo od ARM, ve formě dvoujádrových aplikačních procesorů Cortex A9 využívaných zařízeními, jako je Samsung Galaxy Tab 3 7.0 .

PXA1088

Jedná se o čtyřjádrový aplikační procesor Cortex A7 s grafickým procesorem Vivante .

IXC

IXC1100

Procesor IXC1100 se vyznačuje taktovými rychlostmi 266, 400 a 533 MHz, sběrnicí 133 MHz, 32 kB mezipaměti instrukcí, 32 kB mezipaměti dat a 2 kB mezipaměti mezipaměti. Je také navržen pro nízkou spotřebu energie a využívá 2,4 W při 533 MHz. Čip je dodáván v balení 35 mm PBGA.

IOP

Řada procesorů IOP je navržena tak, aby umožňovala počítačům a úložným zařízením přenášet data a zvyšovat výkon vykládáním funkcí I / O z hlavního CPU zařízení. Procesory IOP3XX jsou založeny na architektuře XScale a jsou navrženy tak, aby nahradily starší rodinu čipů 80219 sd a i960. V současné době je k dispozici deset různých procesorů IOP: IOP303, IOP310, IOP315, IOP321, IOP331, IOP332, IOP333, IOP341, IOP342 a IOP348. Taktovací frekvence se pohybuje od 100 MHz do 1,2 GHz. Procesory se také liší typem sběrnice PCI, rychlostí sběrnice PCI, typem paměti, maximální povolenou pamětí a počtem procesorových jader.

Síťový procesor IXP

Jádro XScale je využíváno ve druhé generaci řady síťových procesorů Intel IXP, zatímco první generace používala jádra StrongARM. Řada síťových procesorů IXP sahá od řešení zaměřených na malé a střední kancelářské síťové aplikace, IXP4XX, až po vysoce výkonné síťové procesory, jako je IXP2850, které jsou schopné udržet rychlost linky až OC-192 . V zařízeních IXP4XX se jádro XScale používá jako řídicí procesor i procesor datové roviny, což poskytuje jak řízení systému, tak zpracování dat. Úkolem XScale v zařízeních IXP2XXX je obvykle poskytovat pouze funkčnost řídicí roviny, se zpracováním dat prováděným mikromotory , příklady takových úloh v rovině řízení zahrnují aktualizace směrovací tabulky, řízení mikromotoru, správu paměti.

CE

V dubnu 2007 společnost Intel oznámila procesor na bázi XScale zaměřený na trhy spotřební elektroniky , Intel CE 2110 (s kódovým označením Olo River).

Aplikace

Mikroprocesory XScale lze nalézt v produktech, jako jsou populární kapesní počítače RIM BlackBerry , rodina kapesních počítačů Dell Axim , většina ručních linek Zire , Treo a Tungsten od společnosti Palm , novější verze Sharp Zaurus , Motorola A780 , Acer n50 , řada Compaq iPaq 3900 a mnoho dalších PDA . Používá se jako hlavní procesor v Iyonix PC stolní počítače se systémem RISC OS a NSLU2 (Slug) běží formu Linux . XScale se také používá v zařízeních, jako jsou PVP (přenosné videopřehrávače), PMC (přenosná multimediální centra), včetně přenosného přehrávače Creative Zen a čtečky elektronických knih Amazon Kindle a průmyslových vestavěných systémech. Na druhém konci trhu se na některých serverových platformách založených na platformě Intel Xeon používají procesory XScale IOP33x Storage I / O.

Prodej řady procesorů PXA

27. června 2006 byl oznámen prodej aktiv mobilních procesorů Intel XScale PXA. Společnost Intel souhlasila s prodejem podniku XScale PXA společnosti Marvell Technology Group za odhadovanou částku 600 milionů USD v hotovosti a převzetí nespecifikovaných závazků. Tento krok měl umožnit společnosti Intel soustředit své zdroje na její hlavní x86 a serverové podniky. Marvell je držitelem plné licence na architekturu ARM, což jí umožňuje navrhovat čipy pro implementaci sady instrukcí ARM, nejen licencovat jádro procesoru.

Akvizice byla dokončena 9. listopadu 2006. Očekávalo se, že společnost Intel bude pokračovat ve výrobě procesorů XScale, dokud Marvell nezajistí další výrobní závody, a bude pokračovat ve výrobě a prodeji procesorů IXP a IOP, protože nebyly součástí dohody.

Úsilí společnosti XScale ve společnosti Intel bylo zahájeno nákupem divize StrongARM od společnosti Digital Equipment Corporation v roce 1998. Intel je stále držitelem licence ARM i po prodeji XScale; tato licence je na architektonické úrovni.

Viz také

Reference

externí odkazy