下一代32位架构:在性能与功能之间寻求平衡

arm一直致力于以最低的成本 和功耗追求更高的性能。这一努力已经通过连续一代又一代处理器内核的发布得到了实现,每一代新的处理器内核都会引入新的流水线设计、新的指令集以及新的高速缓存结构。这促成了众多创新移动产品的诞生,并且推动了arm架构向性能、功耗以及成本之间的完美平衡发展。

  arm合作伙伴对处理器的需求跨度很大,性能要求可能从1mhz~1ghz以上各有不同,指令流水线的设计要求也各有不同,某些低端系统的成本控制非常严格,而一些非常复杂的设计需要很高的指令吞吐量来支持。同时,每一个目标市场还需要一种指令集流水线之外的处理器设计方法;因为每一个细分市场都有其自身所关心的问题,这对处理器内核及其周边基础结构的设计都有不同的要求。

  arm解决这一问题的方法是最大限度地增加用户选择,使得设计团队可以根据各自应用的需求找到合适的产品。arm的cortex架构将多个为特定系统所设计的处理器内核结合起来,在这些系统中包括了一些在必要时可以被采用以构建最终系统的通用基础结构ip。cortex并不仅仅是一个处理器内核系列,它其实是一个智能计算机架构系列,同soc技术一起为每一个目标市场提供最合适的设计开发方法。

  arm cortex处理器架构包括三个系列,a系列、r系列和m系列,分别针对不同应用的需要。这三个系列使得arm能够满足嵌入式处理器领域不同的需求,它们有着一致的体系结构以及基础构架,使得arm合作伙伴能够很方便地根据不同应用的需要选择合适的处理器。

  针对高性能应用

  arm cortex-a系列是针对越来越热门的消费娱乐和无线产品设计的。这些产品运行着复杂的操作系统,并实现了复杂的用户界面。arm cortex-a配置了最新的低功耗计算机架构方面的先进技术,为推动下一代高端应用提供了所需的动力。

  许多应用领域中的高级嵌入式系统需要台式电脑级别的处理能力,但又不能像台式电脑那样使用过多的能量和内存。游戏机、媒体网关和高端网络路由器对性能提出的要求都能够通过cortex-a系列得到满足。在汽车电子领域,高速多媒体处理器用来向司机提供导航助理,向乘客提供高质量的电视和音频,同时通过gprs和3g提供因特网联接,作为信息娱乐化系统的一个组成部分。

  像linux和windows ce这些高级内存管理操作系统内,对复杂的应用执行环境的管理支持是必需的;对于高端网络路由器、高级机顶盒和其他应用而言,执行吞吐量是至关重要的。arm cortex-a系列处理器,在提供内存带宽和流水线性能的同时,还提供了对内存管理和其他先进的操作系统功能的完全支持。

  同时,arm cortex-a系列中的所有处理器都配置了trustzone技术,以向消费电子及移动通信系统提供更高的安全性能。trustzone技术为处理器提供了一种几乎不可能被攻破的保护机制,除非对硬件本身进行替换。trustzone技术保护了片内和片外内存以及外设不受软件的攻击。由于系统的安全要素被设计进了内核硬件中,安全性能就被带到了每一件设备的心脏内,成为其固有的特性。

  trustzone技术对安全的代码和数据在系统内进行标签和分割,并保持一个清晰的、硬件层面的安全信息和非安全信息之间的隔离。这一隔离确保了安全代码和数据能够在操作系统中安全地、高效地运作,并且不容易遭受攻击。

  突出实时性能

  深度嵌入式处理器内核很快就会需要跟现在高性能、低功耗架构一样的指标。arm cortex-r系列就是对此而设计的;在性能上它等价于现在中等性能的应用处理器,但是更专注于系统实时响应的需要。

  优秀的流水线性能和快速响应能力将把cortex架构带入下一代计算密集型的实时应用领域。举例来说,汽车电子设计中将更多地使用高性能的节点设备来协调众多的电子系统,提供更多先进的安全功能,比如雷达跟踪系统等。

  在家庭中,网关系统和机顶盒将需要能够对传输的媒体流进行编解码,从而最大限度地有效利用家庭有线或无线网络。为了驱动这些系统,高速网络处理器就必须支持高效的多媒体加速功能。

  和arm cortex-a一样,arm cortex-r通过对完整的arm及thum

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计