本文將為你詳細(xì)介紹嵌入處理器界的新寵arm11處理器
arm11一系列微處理器是arm公司近年發(fā)布新品risc處理器，它是arm新指令架構(gòu)——armv6第一代設(shè)計(jì)方案解決方案。　　該一系列主要有arm1136j,arm1156t2與arm1176jz三個(gè)內(nèi)核型號(hào)參數(shù)，分別針對(duì)不同使用領(lǐng)域。　　本文將對(duì)最新armv6架構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明，并深入研究arm11處理器先進(jìn)特性與關(guān)鍵技術(shù)信息。　　armv6構(gòu)造體系　　解決方案新品微處理器第一步就是訂立一個(gè)新構(gòu)造體系。這里所說(shuō)構(gòu)造體系僅僅是對(duì)處理器行為進(jìn)行詳解，并不包括具體地指定處理器是怎么被建造。構(gòu)造體系定義供應(yīng)了處理器與外界操作方法系統(tǒng),應(yīng)用程序軟件與調(diào)試支持接口，從細(xì)節(jié)上說(shuō)，處理器構(gòu)造體系定義了指令集，編程代碼模式與最近存儲(chǔ)器的間接口。　　全新arm處理器架構(gòu)—armv6，推出于2001年10月，它創(chuàng)建于過(guò)去十年arm許多成功構(gòu)造體系基礎(chǔ)上。同處理器授權(quán)相似，arm也向客戶(hù)授權(quán)它構(gòu)造體系。比如，intelxscale就是armv5te處理器。本文也會(huì)就arm11與intel xscale特性作一相比較。
　　目標(biāo)使用　　armv6架構(gòu)是根據(jù)下一代消費(fèi)類(lèi)電子，無(wú)線(xiàn)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)使用與汽車(chē)電子產(chǎn)品等需求而制定。arm11媒體處理能力與低功耗特性，特別可用于無(wú)線(xiàn)與消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品；其高數(shù)據(jù)吞吐量與高性能組成非常適合網(wǎng)絡(luò)處理使用；另外，也在實(shí)時(shí)性能與浮點(diǎn)處理等方面arm11能足夠汽車(chē)電子使用需求。能預(yù)言，amrv6體系構(gòu)造arm11一系列處理器將在上述領(lǐng)域發(fā)揮巨大用處。　　主要特性　　對(duì)于各種無(wú)線(xiàn)移動(dòng)使用，毫無(wú)節(jié)制供應(yīng)高性能處理器是無(wú)用。同成本控制類(lèi)似，功耗控制也是一個(gè)顯要因素。　　arm11一系列處理器展示了在性能上巨大優(yōu)化，首先發(fā)布350m~500mhz時(shí)鐘頻率內(nèi)核，在將來(lái)將上升到1ghz時(shí)鐘頻率如圖2。
　　arm11處理器在供應(yīng)高性能同時(shí)，也允許在性能與功耗間做權(quán)衡對(duì)足夠某些特殊使用。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)鐘頻率與供應(yīng)電壓，研發(fā)者完全能控制這兩者平衡。在0.13um工藝，1.2v環(huán)境下，arm11處理器功耗能低到0.4mw/mhz。
　　arm11處理器同時(shí)供應(yīng)了可綜合版本與半定制硬核兩種解決方案。可綜合版本能能讓客戶(hù)根據(jù)自己半導(dǎo)體工藝研發(fā)出各有特色處理器內(nèi)核，并保持足夠靈活性。arm解決方案硬核則是為了足夠那些極高性能與速度條件使用，同時(shí)為客戶(hù)節(jié)省解決方案成本與時(shí)間。　　為了能讓客戶(hù)更方便地走完解決方案過(guò)程，arm11處理器使用了易于綜合流水線(xiàn)構(gòu)造，并與常見(jiàn)綜合工具對(duì)及ram compiler良好組成，確保了客戶(hù)能成功并迅速達(dá)到時(shí)序收斂。目前已有arm11處理器在不包含cache情況下面積小于2.7mm2，對(duì)于當(dāng)前復(fù)雜soc設(shè)計(jì)方案來(lái)說(shuō)，如此小die size對(duì)ic成本減少是極其顯要。arm11處理器在很多方面為軟件研發(fā)者帶來(lái)便利。一方面，它包含了更多多媒體處理指令來(lái)加速視頻與音頻處理；另一方面，它新品存儲(chǔ)器系統(tǒng)進(jìn)一步提升了操作方法系統(tǒng)性能；此外，還供應(yīng)了新指令來(lái)加速實(shí)時(shí)性能與中斷響應(yīng)。　　再次，目前有很多使用條件多處理器設(shè)置多個(gè)arm內(nèi)核，或arm+dsp組合，arm11處理器從設(shè)計(jì)方案伊始就注重更輕松地及其他處理器共享數(shù)據(jù)，對(duì)及從非arm處理器上移植軟件。此外，arm還研發(fā)了arm11一系列多處理器系統(tǒng)——mpcore由二個(gè)到四個(gè)arm11內(nèi)核結(jié)合。　　優(yōu)秀性能　　arm11處理器超強(qiáng)性能是由一一系列架構(gòu)特性所決定。armv6—決定性能基礎(chǔ)armv6架構(gòu)決定了能達(dá)到高性能處理器基礎(chǔ)。　　總來(lái)說(shuō)，armv6架構(gòu)通過(guò)對(duì)下幾點(diǎn)來(lái)增強(qiáng)處理器性能：　　·多媒體處理擴(kuò)展　　使mpeg4編碼/解碼加快一倍　　音頻處理加快一倍　　·增強(qiáng)cache構(gòu)造　　實(shí)地址cache　　減少cache刷新與重載　　減少上下文切換開(kāi)銷(xiāo)　　·增強(qiáng)異常與中斷處理　　使實(shí)時(shí)任務(wù)處理更加迅速= 支持unaligned與mixed-endian數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)　　使數(shù)據(jù)共享，軟件移植更簡(jiǎn)單，也有利于節(jié)省存儲(chǔ)器空間　　對(duì)絕大多數(shù)使用來(lái)說(shuō)，armv6保持了100%二進(jìn)制向下兼容，運(yùn)用戶(hù)過(guò)去研發(fā)程序能進(jìn)一步繼承下去。armv6?
保持了所有過(guò)去架構(gòu)中tthumb指令與edsp指令擴(kuò)展，使源代碼壓縮與dsp處理特性得到延續(xù)；為了加速java源代碼執(zhí)行速度arm jazalle技術(shù)信息也繼續(xù)在armv6架構(gòu)中發(fā)揮顯要用處。　　arm11處理器內(nèi)核特性　　arm11處理器是為了有效供應(yīng)高性能處理能力而設(shè)計(jì)方案。在這里需強(qiáng)調(diào)是，arm并不是不能設(shè)計(jì)方案出啟動(dòng)在更高頻率處理器，而是，在處理器能供應(yīng)超高性能同時(shí)，還要保證功耗，面積有效性。arm11優(yōu)秀流水線(xiàn)設(shè)計(jì)方案是這些功能顯要保證。
ARM11系列微處理器是ARM公司近年推出的新一代RISC處理器，它是ARM新指令架構(gòu)——ARMv6的第一代設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。該系列主要有ARM1136J，ARM1156T2和ARM1176JZ三個(gè)內(nèi)核型號(hào)，分別針對(duì)不同應(yīng)用領(lǐng)域。

　　實(shí)現(xiàn)新一代微處理器的第一步就是訂立一個(gè)新的結(jié)構(gòu)體系。這里所說(shuō)的結(jié)構(gòu)體系只是對(duì)處理器行為進(jìn)行描述，并不包括具體地指定處理器是如何被建造的。結(jié)構(gòu)體系的定義提供了處理器和外界（操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序和調(diào)試支持）的接口，從細(xì)節(jié)上說(shuō)，處理器結(jié)構(gòu)體系定義了指令集、編程模式和最近的存儲(chǔ)器之間的接口。最新的ARM處理器架構(gòu)—ARMv6，發(fā)布于2001年10月，它建立于過(guò)去十年ARM許多成功的結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)上。同處理器的授權(quán)相似，ARM也向客戶(hù)授權(quán)它的結(jié)構(gòu)體系。比如，Intel的XScale就是基于ARMv5TE的處理器。

　　ARMv6架構(gòu)是根據(jù)下一代的消費(fèi)類(lèi)電子、無(wú)線(xiàn)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和汽車(chē)電子產(chǎn)品等需求而制定的。ARM11的媒體處理能力和低功耗特點(diǎn)，特別適用于無(wú)線(xiàn)和消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品；其高數(shù)據(jù)吞吐量和高性能的結(jié)合非常適合網(wǎng)絡(luò)處理應(yīng)用；另外，也在實(shí)時(shí)性能和浮點(diǎn)處理等方面ARM11可以滿(mǎn)足汽車(chē)電子應(yīng)用的需求。可以預(yù)言，基于AMRv6體系結(jié)構(gòu)的ARM11系列處理器將在上述領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。

　　對(duì)于各種無(wú)線(xiàn)移動(dòng)應(yīng)用，毫無(wú)節(jié)制的提供高性能處理器是無(wú)用的。同成本控制類(lèi)似，功耗的控制也是一個(gè)重要因素。ARM11系列處理器展示了在性能上的巨大提升，首先推出350M~500MHz時(shí)鐘頻率的內(nèi)核，在未來(lái)將上升到1GHz時(shí)鐘頻率ARM11處理器在提供高性能的同時(shí)，也允許在性能和功耗間做權(quán)衡以滿(mǎn)足某些特殊應(yīng)用。通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整時(shí)鐘頻率和供應(yīng)電壓，開(kāi)發(fā)者完全可以控制這兩者的平衡。在0.13um工藝，1.2v條件下，ARM11處理器的功耗可以低至0.4mW/MHz。ARM11處理器同時(shí)提供了可綜合版本和半定制硬核兩種實(shí)現(xiàn)。可綜合版本可以讓客戶(hù)根據(jù)自己的半導(dǎo)體工藝開(kāi)發(fā)出各有特色的處理器內(nèi)核，并保持足夠靈活性。ARM實(shí)現(xiàn)的硬核則是為了滿(mǎn)足那些極高性能和速度要求的應(yīng)用，同時(shí)為客戶(hù)節(jié)省實(shí)現(xiàn)的成本和時(shí)間。為了讓客戶(hù)更方便地走完實(shí)現(xiàn)流程，ARM11處理器采用了易于綜合的流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，并和常用的綜合工具以及RAM compiler良好結(jié)合，確保了客戶(hù)可以成功并迅速的達(dá)到時(shí)序收斂。目前已有的ARM11處理器在不包含Cache的情況下面積小于2.7mm2，對(duì)于當(dāng)前復(fù)雜的SoC設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，如此小的die size對(duì)芯片成本的降低是極其重要的。ARM11處理器在很多方面為軟件開(kāi)發(fā)者帶來(lái)便利。一方面，它包含了更多的多媒體處理指令來(lái)加速視頻和音頻處理；另一方面，它的新型存儲(chǔ)器系統(tǒng)進(jìn)一步提高了操作系統(tǒng)的性能；此外，還提供了新指令來(lái)加速實(shí)時(shí)性能和中斷的響應(yīng)。再次，目前有很多應(yīng)用要求多處理器的配置（多個(gè)ARM內(nèi)核，或ARM+DSP的組合），ARM11處理器從設(shè)計(jì)伊始就注重更容易地與其他處理器共享數(shù)據(jù)，以及從非ARM的處理器上移植軟件。此外，ARM還開(kāi)發(fā)了基于ARM11系列的多處理器系統(tǒng)——MPCORE（由二個(gè)到四個(gè)ARM11內(nèi)核組成）。

　　ARM11處理器的超強(qiáng)性能是由一系列的架構(gòu)特點(diǎn)所決定的。

　　ARMv6—決定性能的基礎(chǔ)

　　ARMv6架構(gòu)決定了可以達(dá)到高性能處理器的基礎(chǔ)。總的來(lái)說(shuō)，ARMv6架構(gòu)通過(guò)以下幾點(diǎn)來(lái)增強(qiáng)處理器的性能：

　　1.多媒體處理擴(kuò)展 使MPEG4編碼/解碼加快一倍

　　音頻處理加快一倍

　　2.增強(qiáng)的Cache結(jié)構(gòu)

　　實(shí)地址Cache4

　　減少Cache的刷新和重載

　　減少上下文切換的開(kāi)銷(xiāo)

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的arm11处理器架构详细分析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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