АРМ9
Семейство микропроцессорных ядер с микроархитектурой ARM
АРМ9Т
Общая информация
РазработаноАРМ Холдингс
Архитектура и классификация
МикроархитектураARMv4T
Набор инструкцийARM (32-бит) ,
Thumb (16-бит)
ARM9E
Производительность
Макс. тактовая частота ЦП 100 МГц - 600 МГц
Архитектура и классификация
МикроархитектураARMv5TE
Набор инструкцийARM (32-бит) ,
Thumb (16-бит)
ARM9EJ
Архитектура и классификация
МикроархитектураARMv5TEJ
Набор инструкцийARM (32-бит) ,
Thumb (16-бит) ,
Jazelle (8-бит)

ARM9 — это группа 32-битных ядер RISC- процессора ARM, лицензированных ARM Holdings для использования в микроконтроллерах . [1] Семейство ядер ARM9 состоит из ARM9TDMI, ARM940T, ARM9E-S, ARM966E-S, ARM920T, ARM922T, ARM946E-S, ARM9EJ-S, ARM926EJ-S, ARM968E-S, ARM996HS. Ядра ARM9 выпускались с 1998 по 2006 год и больше не рекомендуются для новых разработок ИС; рекомендуемые альтернативы включают ядра ARM Cortex-A , ARM Cortex-M и ARM Cortex-R . [2]

Обзор

С этим поколением дизайна ARM перешла от архитектуры фон Неймана (архитектура Принстон) к (модифицированной; то есть с раздельным кэшем) Гарвардской архитектуре с отдельными шинами инструкций и данных (и кэшами), что значительно увеличило ее потенциальную скорость. [3] Большинство кремниевых чипов, интегрирующих эти ядра, будут упаковывать их как чипы с модифицированной архитектурой Гарварда , объединяя две адресные шины с другой стороны отдельных кэшей ЦП и тесно связанной памяти.

Существует два подсемейства, реализующие различные версии архитектуры ARM.

Отличия от ядер ARM7

Ключевые усовершенствования по сравнению с ядрами ARM7 , достигнутые за счет использования большего количества транзисторов, включают в себя: [4]

  • Снижение выработки тепла и снижение риска перегрева.
  • Улучшения тактовой частоты. Переход от трехступенчатого конвейера к пятиступенчатому позволяет увеличить тактовую частоту примерно вдвое, при том же процессе изготовления кремния.
  • Улучшения в подсчете циклов. Многие немодифицированные двоичные файлы ARM7 были измерены как требующие примерно на 30% меньше циклов для выполнения на ядрах ARM9. Ключевые улучшения включают в себя:
    • Более быстрая загрузка и сохранение; многие инструкции теперь стоят всего один цикл. Этому способствуют как модифицированная архитектура Гарварда (снижающая конкуренцию шины и кэша), так и новые этапы конвейера.
    • Выявление блокировок конвейера, позволяющее оптимизировать компилятор для уменьшения блокировок между этапами.

Кроме того, некоторые ядра ARM9 включают в себя инструкции «Enhanced DSP», такие как умножение-накопление, для поддержки более эффективной реализации алгоритмов цифровой обработки сигналов .

Переход от архитектуры фон Неймана повлек за собой использование неунифицированного кэша, так что выборка инструкций не вытесняет данные (и наоборот). Ядра ARM9 имеют отдельные сигналы шины данных и адреса, которые разработчики микросхем используют по-разному. В большинстве случаев они подключают по крайней мере часть адресного пространства в стиле фон Неймана, используемого как для инструкций, так и для данных, обычно к межсоединению AHB, подключающемуся к интерфейсу DRAM и внешнему интерфейсу шины, используемому с флэш-памятью NOR . Такие гибриды больше не являются процессорами с чистой архитектурой Гарварда.

Лицензия ARM

ARM Holdings не производит и не продает процессорные устройства на основе собственных разработок, а лицензирует архитектуру процессора заинтересованным сторонам. ARM предлагает различные условия лицензирования, различающиеся по стоимости и поставляемым продуктам. Всем лицензиатам ARM предоставляет интегрируемое аппаратное описание ядра ARM, а также полный набор инструментов для разработки программного обеспечения и право продавать изготовленный кремний, содержащий процессор ARM.

Изготовление на заказ из силикона

Производители интегрированных устройств (IDM) получают IP процессора ARM в виде синтезируемого RTL (написанного на Verilog ). В этой форме они имеют возможность выполнять оптимизации и расширения на уровне архитектуры. Это позволяет производителю достигать индивидуальных целей проектирования, таких как более высокая тактовая частота, очень низкое энергопотребление, расширения набора инструкций, оптимизация размера, поддержка отладки и т. д. Чтобы определить, какие компоненты были включены в конкретный чип ЦП ARM, обратитесь к техническому описанию производителя и соответствующей документации.

Ядра

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

Семейство многоядерных процессоров ARM MPCore поддерживает программное обеспечение, написанное с использованием асимметричной ( AMP ) или симметричной ( SMP ) парадигмы многопроцессорного программирования . Для разработки AMP каждый центральный процессор в MPCore может рассматриваться как независимый процессор и, как таковой, может следовать традиционным стратегиям разработки одного процессора. [5]

ARM9TDMI

ARM9TDMI является преемником популярного ядра ARM7TDMI и также основан на архитектуре ARMv4T . Ядра на его основе поддерживают как 32-битные наборы инструкций ARM, так и 16-битные наборы инструкций Thumb и включают в себя:

  • ARM920T с кэшем I/D по 16 КБ и MMU
  • ARM922T с 8 КБ кэша I/D и MMU
  • ARM940T с кэшем и блоком защиты памяти (MPU)

ARM9E-S и ARM9EJ-S

ARM9E и его собрат ARM9EJ реализуют базовый конвейер ARM9TDMI , но добавляют поддержку архитектуры ARMv5TE, которая включает некоторые расширения набора инструкций DSP-esque. Кроме того, ширина блока умножителя была удвоена, что вдвое сократило время, необходимое для большинства операций умножения. Они поддерживают 32-битные, 16-битные и иногда 8-битные наборы инструкций.

  • ARM926EJ-S с технологией ARM Jazelle , которая обеспечивает прямое выполнение 8-битного байт-кода Java на аппаратном уровне, и MMU
  • АРМ946
  • АРМ966
  • АРМ968

Графические калькуляторы TI -Nspire CX (2011) и CX II (2019) используют процессор ARM926EJ-S с тактовой частотой 132 и 396 МГц соответственно. [6]

Чипсы

Nintendo DSi имеет чип с ядром ARM9 и ARM7
Lego Mindstorms EV3 имеет ARM9 TI Sitara AM1x
Процессор базовой полосы ARM946E-S на телефоне Samsung SGH-D900
ARM920T
ARM922T
Samsung S3C2416XH-26
ARM925T
ARM926EJ-S
ARM940T
ARM946E-S
  • Nintendo NTR-CPU ( процессор Nintendo DS ), TWL-CPU ( процессор Nintendo DSi ; такой же, как DS, но с тактовой частотой 133 МГц вместо 67 МГц) [19]
  • NXP Nexperia PNX5230
ARM966E-S
ARM968E-S
Нереферентное ядро ​​ARM9

Документация

Объем документации для всех чипов ARM пугает, особенно для новичков. Документация для микроконтроллеров прошлых десятилетий легко могла бы быть включена в один документ, но по мере развития чипов документация росла. Общая документация особенно сложна для понимания для всех чипов ARM, поскольку она состоит из документов от производителя ИС и документов от поставщика ядра ЦП ( ARM Holdings ).

Типичное нисходящее дерево документации выглядит следующим образом: высокоуровневые маркетинговые слайды, технический паспорт конкретного физического чипа, подробное справочное руководство, описывающее общие периферийные устройства и другие аспекты физических чипов в пределах одной серии, справочное руководство для конкретного процессора ядра ARM в чипе, справочное руководство для архитектуры ARM ядра, которое включает подробное описание всех наборов инструкций.

Дерево документации (сверху вниз)
  1. Маркетинговые слайды производителя ИС.
  2. Технические характеристики производителей микросхем.
  3. Справочные руководства производителей ИС.
  4. Справочные руководства по ядру ARM.
  5. Справочные руководства по архитектуре ARM.

У производителя ИС имеются дополнительные документы, в том числе: руководства пользователя оценочных плат, примечания по применению, руководство по началу работы с программным обеспечением для разработки, документы библиотеки программного обеспечения, сведения об ошибках и многое другое.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Веб-страница семьи ARM9; ARM Holdings.
  2. ^ ARM9; OEM-драйверы.
  3. ^ Фербер, Стив (2000). Архитектура ARM System-on-Chip . стр. 344. ISBN 0201675196.
  4. ^ «Производительность ядер ARM9TDMI и ARM9E-S в сравнении с ядром ARM7TDMI», выпуск 1.0 от 9 февраля 2000 г., ARM Ltd.
  5. ^ "MPCore Sample Code". Архивировано из оригинала 11 апреля 2015 г.
  6. ^ "Teardown Tuesday: Graphing Calculator - News". www.allaboutcircuits.com . Получено 2021-07-12 .
  7. ^ ab Устаревшие решения Atmel на базе ARM; Atmel.
  8. ^ Микроконтроллеры SAM9G ARM9; Atmel.
  9. ^ Микроконтроллеры SAM9M ARM9; Microchip.
  10. ^ Микроконтроллеры SAM9N/CN ARM9; Atmel.
  11. ^ Микроконтроллеры SAM9R/RL ARM9; Atmel.
  12. ^ Микроконтроллеры SAM9X ARM9; Atmel.
  13. ^ Микроконтроллеры SAM9XE ARM9; Atmel.
  14. ^ "Hardware/Starlet". Wiibrew . Архивировано из оригинала 16 мая 2020 года . Получено 14 июня 2020 года .
  15. ^ Процессоры приложений i.MX28; NXP.
  16. ^ "Серия LPC3100/200: микроконтроллеры на базе Arm9|NXP". www.nxp.com . Получено 27.07.2018 .
  17. ^ "iLO 4 Cryptographic Module FIPS 140-2 Non-Proprietary Security Policy" (PDF) . Hewlett Packard Enterprise. 10 февраля 2016 г.
  18. ^ "Микропроцессоры SPEAr ARM 926 - STMicroelectronics".
  19. ^ GBATEK - Техническая информация GBA/NDS - Коды идентификаторов ARM CP15; Мартин Корт
  20. ^ Микроконтроллеры STR9 ARM9; STMicroelectronics.
  21. ^ "Семейство процессоров NS9210/NS9215 32-бит NET+ARM" (PDF) . Digi International .
На Викискладе есть медиафайлы по теме ARM9 .
Официальные документы ARM9
  • ARM9 официальный сайт
  • Справочное руководство по архитектуре: ARMv4/5/6
  • Основные справочные руководства: ARM9E-S, ARM9EJ-S,ARM9TDMI,ARM920T,ARM922T,ARM926EJ-S,ARM940T,ARM946E-S,ARM966E-S,ARM968E-S
  • Справочные руководства по сопроцессорам: VFP9-S (с плавающей точкой), MOVE (MPEG4)
Краткие справочные карточки
  • Инструкции: Thumb (1), ARM и Thumb-2 (2), Вектор с плавающей точкой (3)
  • Коды операций: Thumb (1, 2), ARM (3, 4), Директивы ассемблера GNU 5.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=ARM9&oldid=1256907361#ARM920T"