ARM9 - ARM9
Allgemeine Information | |
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Entworfen von | ARM-Bestände |
Architektur und Klassifizierung | |
Mikroarchitektur | ARMv4T |
Befehlssatz |
ARM (32-Bit) , Daumen (16-Bit) |
Architektur und Klassifizierung | |
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Mikroarchitektur | ARMv5TE |
Befehlssatz |
ARM (32-Bit) , Daumen (16-Bit) |
Architektur und Klassifizierung | |
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Mikroarchitektur | ARMv5TEJ |
Befehlssatz |
ARM (32-Bit) , Daumen (16-Bit) , Jazelle (8-Bit) |
ARM9 ist eine Gruppe älterer 32-Bit- RISC- ARM- Prozessorkerne, die von ARM Holdings für die Verwendung von Mikrocontrollern lizenziert wurden . Die ARM9-Kernfamilie besteht aus ARM9TDMI, ARM940T, ARM9E-S, ARM966E-S, ARM920T, ARM922T, ARM946E-S, ARM9EJ-S, ARM926EJ-S, ARM968E-S, ARM996HS. Da ARM9-Kerne von 1998 bis 2006 veröffentlicht wurden , werden sie für neue IC-Designs nicht mehr empfohlen, stattdessen werden ARM-Cortex-A- , ARM-Cortex-M- , ARM-Cortex-R- Kerne bevorzugt.
Überblick
Mit diesem Design Generation bewegte ARM aus einer von Neumann - Architektur (Architektur Princeton) an eine (modifizierte, was bedeutet , Split - Cache) Harvard - Architektur mit separaten Befehls- und Datenbus (und Caches), signifikant sein Potential Geschwindigkeit erhöht wird . Die meisten Siliziumchips, die diese Kerne integrieren, werden sie als Chips mit modifizierter Harvard-Architektur packen, die die beiden Adressbusse auf der anderen Seite getrennter CPU-Caches und eng gekoppelter Speicher kombinieren .
Es gibt zwei Unterfamilien, die unterschiedliche ARM-Architekturversionen implementieren.
Unterschiede zu ARM7-Kernen
Zu den wichtigsten Verbesserungen gegenüber ARM7- Kernen, die durch den Einsatz von mehr Transistoren ermöglicht werden, gehören:
- Verringerte Wärmeproduktion und geringeres Überhitzungsrisiko.
- Verbesserungen der Taktfrequenz. Durch den Wechsel von einer dreistufigen Pipeline zu einer fünfstufigen kann die Taktgeschwindigkeit bei demselben Siliziumherstellungsprozess ungefähr verdoppelt werden.
- Verbesserungen bei der Zykluszählung. Es wurde gemessen, dass viele unmodifizierte ARM7-Binärdateien etwa 30 % weniger Zyklen benötigen, um auf ARM9-Kernen ausgeführt zu werden. Zu den wichtigsten Verbesserungen gehören:
- Schnelleres Laden und Speichern; viele Anweisungen kosten jetzt nur noch einen Zyklus. Dies wird sowohl durch die modifizierte Harvard-Architektur (Reduzierung von Bus- und Cache-Konflikten) als auch durch die neuen Pipeline-Stufen unterstützt.
- Offenlegung von Pipeline-Interlocks, wodurch Compiler-Optimierungen ermöglicht werden, um Blockierungen zwischen den Phasen zu reduzieren.
Darüber hinaus enthalten einige ARM9-Kerne "Enhanced DSP"-Befehle, wie beispielsweise eine Multiplikations-Akkumulation, um effizientere Implementierungen von digitalen Signalverarbeitungsalgorithmen zu unterstützen .
Das Umschalten von einer von Neumann-Architektur erforderte die Verwendung eines nicht vereinheitlichten Caches, so dass Befehlsabrufe keine Daten räumen (und umgekehrt). ARM9-Kerne verfügen über separate Daten- und Adressbussignale, die Chipdesigner auf verschiedene Weise verwenden. In den meisten Fällen verbinden sie zumindest einen Teil des Adressraums im von Neumann-Stil, der sowohl für Befehle als auch Daten verwendet wird, normalerweise mit einer AHB- Verbindung, die mit einer DRAM- Schnittstelle und einer externen Busschnittstelle verbunden ist, die mit NOR-Flash- Speicher verwendet werden kann. Solche Hybriden sind keine reinen Prozessoren mit Harvard-Architektur mehr.
ARM-Lizenz
ARM Holdings produziert und vertreibt weder CPU-Geräte auf Basis eigener Designs, sondern lizenziert die Prozessorarchitektur an interessierte Parteien. ARM bietet eine Vielzahl von Lizenzbedingungen mit unterschiedlichen Kosten und Leistungen. Allen Lizenznehmern bietet ARM eine integrierbare Hardwarebeschreibung des ARM-Kerns sowie ein komplettes Softwareentwicklungs-Toolset und das Recht, hergestelltes Silizium mit der ARM-CPU zu verkaufen .
Silikon-Anpassung
Hersteller integrierter Geräte (IDM) erhalten das ARM-Prozessor- IP als synthetisierbares RTL (geschrieben in Verilog ). In dieser Form haben sie die Möglichkeit, Optimierungen und Erweiterungen auf Architekturebene durchzuführen. Auf diese Weise kann der Hersteller benutzerdefinierte Designziele erreichen, wie z. B. höhere Taktgeschwindigkeit, sehr geringer Stromverbrauch, Befehlssatzerweiterungen, Größenoptimierungen, Debug-Unterstützung usw. Um zu bestimmen, welche Komponenten in einem bestimmten ARM-CPU-Chip enthalten sind, konsultieren Sie die Herstellerdatenblatt und zugehörige Dokumentation.
Kerne
Jahr | ARM9-Kerne |
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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 |
Die Multicore-Prozessoren der ARM MPCore-Familie unterstützen Software, die entweder nach dem asymmetrischen ( AMP ) oder symmetrischen ( SMP ) Multiprozessor-Programmierparadigma geschrieben wurde . Für die AMP-Entwicklung kann jede zentrale Verarbeitungseinheit innerhalb des MPCore als unabhängiger Prozessor betrachtet werden und kann als solcher traditionellen Einzelprozessor-Entwicklungsstrategien folgen.
ARM9TDMI
ARM9TDMI ist ein Nachfolger des beliebten ARM7TDMI- Kerns und basiert ebenfalls auf der ARMv4T- Architektur. Darauf basierende Kerne unterstützen sowohl 32-Bit-ARM- als auch 16-Bit-Thumb-Befehlssätze und umfassen:
- ARM920T mit je 16 KB I/D-Cache und einer MMU
- ARM922T mit je 8 KB I/D-Cache und einer MMU
- ARM940T mit Cache und einer Memory Protection Unit (MPU)
ARM9E-S und ARM9EJ-S
ARM9E und sein Geschwister ARM9EJ implementieren die grundlegende ARM9TDMI- Pipeline, fügen jedoch Unterstützung für die ARMv5TE- Architektur hinzu, die einige DSP-ähnliche Befehlssatzerweiterungen enthält. Außerdem wurde die Breite der Multiplizierereinheit verdoppelt, wodurch die für die meisten Multiplikationsoperationen erforderliche Zeit halbiert wurde. Sie unterstützen 32-Bit-, 16-Bit- und manchmal 8-Bit-Befehlssätze.
- ARM926EJ-S mit ARM- Jazelle- Technologie, die die direkte Ausführung von 8-Bit- Java-Bytecode in Hardware ermöglicht, und einer MMU
- ARM946
- ARM966
- ARM968
Die Grafikrechner TI-Nspire CX (2011) und CX II (2019) verwenden einen ARM926EJ-S-Prozessor, der mit 132 bzw. 396 MHz getaktet ist.
Chips
- ARM920T
- ARM926EJ-S
- Cypress Semiconductor EZ-USB FX3
- Microchip Technology (ehemals Atmel ) AT91SAM9260, AT91SAM9G, AT91SAM9M, AT91SAM9N/CN, AT91SAM9R/RL, AT91SAM9X, AT91SAM9XE (siehe AT91SAM9 )
- Nintendo Starlet ( Wii- Coprozessor)
- NXP (ehemals Freescale Semiconductor ) i.MX2-Serie (siehe I.MX ), LPC3100- und LPC3200- Serie
- Texas Instruments OMAP 850, 750, 733, 730, L137, L138, 5912 (auch 5948, eine kundenspezifische Version davon, hergestellt für Bosch)
- HP iLO 4 Baseboard Management Controller
- 5V-Technologien 5VT1310/1312/1314
- STMicroelectronics SPEAr300/600
- ARM940T
- ARM966E-S
- STMicroelectronics STR9
- Nicht referenzierter ARM9-Kern
- ASPEED AST2400
- Atmel AT91CAP9
- CSR Quatro 4300
- Zentralitätsatlas III
- Cirrus Logic EP9315 ARM9-CPU, 200 MHz
- Digi NS9215, NS9210
- HiSilicon Kirin K3V1
- Infineon Technologies S-GOLDlite PMB 8875
- LeapFrog LF-1000
- Nintendo NTR-CPU ( Nintendo DS CPU), TWL-CPU ( Nintendo DSi CPU; wie DS, aber mit 133 MHz statt 67 MHz getaktet)
- NXP Semiconductors LPC2900 , LH7A, (ehemals Freescale Semiconductor ) i.MX1x
- Nuvoton NUC900
- Marvell Kirkwood
- MediaTek MT1000, MT6235-39, MT6268, MT6516
- PRAGMATEC RABBITV3 (ARM920T rev 0 (v4l)) gebraucht in Karotz )
- Qualcomm MSM6xxx
- Qualcomm Atheros AR6400
- Samsung S3C24xx
- STMicroelectronics Nomadik
- Texas Instruments OMAP 1
- Texas Instruments Sitara AM1x
- Texas Instruments TMS320DM365/TMS320DM368 ARM9EJ-S
- VIA WonderMedia 8505 und 8650
- Zilog-Zugabe! 32
Dokumentation
Die Menge an Dokumentation für alle ARM-Chips ist vor allem für Neueinsteiger erschreckend. Die Dokumentation für Mikrocontroller der letzten Jahrzehnte wäre leicht in einem einzigen Dokument enthalten, aber mit der Entwicklung der Chips ist auch die Dokumentation gewachsen. Die Gesamtdokumentation ist für alle ARM-Chips besonders schwer zu fassen, da sie aus Dokumenten des IC-Herstellers und Dokumenten des CPU-Core-Herstellers ( ARM Holdings ) besteht.
Ein typischer Top-Down-Dokumentationsbaum ist: High-Level-Marketingfolien, Datenblatt für den genauen physischen Chip, ein detailliertes Referenzhandbuch, das gängige Peripheriegeräte und andere Aspekte von physischen Chips innerhalb derselben Serie beschreibt, Referenzhandbuch für den genauen ARM-Core-Prozessor innerhalb dem Chip, Referenzhandbuch für die ARM-Architektur des Kerns, das eine detaillierte Beschreibung aller Befehlssätze enthält.
- Dokumentationsbaum (von oben nach unten)
- Marketingfolien von IC-Herstellern.
- Datenblätter der IC-Hersteller.
- Referenzhandbücher der IC-Hersteller.
- ARM-Kern-Referenzhandbücher.
- Referenzhandbücher zur ARM-Architektur.
Der IC-Hersteller verfügt über zusätzliche Dokumente, darunter: Benutzerhandbücher für Evaluationsboards, Anwendungshinweise, erste Schritte mit Entwicklungssoftware, Softwarebibliotheksdokumente, Errata und mehr.
Siehe auch
- ARM-Architektur
- Liste der ARM-Architekturen und -Kerne
- JTAG
- Interrupt , Interrupt-Handler
- Echtzeit-Betriebssystem , Vergleich von Echtzeit-Betriebssystemen
Verweise
Externe Links
- Offizielle ARM9-Dokumente
- Offizielle ARM9-Website
- Architektur-Referenzhandbuch: ARMv4/5/6
- Kernreferenzhandbücher : ARM9E-S , ARM9EJ-S , ARM9TDMI , ARM920T , ARM922T , ARM926EJ-S , ARM940T , ARM946E-S , ARM966E-S , ARM968E-S
- Coprozessor-Referenzhandbücher: VFP9-S (Floating-Point) , MOVE (MPEG4)
- Kurzübersichtskarten