ARMv7的Cortex系列微处理器技术特点（2） 微处理器, 汽车市场, 技术, 监控, 开发

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3.2 ARM Cortex-R4F处理器技术特点
　　Cortex-R4F处理器结构如图4所示。该处理器拥有针对汽车市场而开发的各项先进功能，包括自动除错功能、可相互连结的错误侦测机制，以及可选择优化的浮点运算单元(FPU，Floating-Point Unit)。ECC技术能监控内存存取作业，侦测并校正各种错误。当发生内存错误时，ECC逻辑除通报错误并停止系统运作外，还会加以校正。
　　它还拥有Cortex-R4系列的各项先进功能，能够透过高效能内存保护单元、高速缓存，以及紧密耦合内存，使处理器能针对各种不同的应用进行最佳化调整；同时将传统处理器中的错误侦测功能延伸至整个SoC中，系统会不断地扫描先前侦错的资料，以提升系统的可靠度。基于对安全性能的重视，Cortex-R4F处理器特别搭载了高分辨率内存保护机制，能严密控制独立的软件作业。

　　Cortex-R4F处理器中执行浮点运算的FPU，提供胜过固定小数点操作数的动态范围及精准度。该FPU与ARM其他处理器核心之间的FPU均维持回溯兼容性，并针对各种汽车应用常见的单精度处理作业进行优化。使用单倍精度格式，而非双倍精度的数值资料，不仅能将数据处理速度提升至2倍，更能维持必要的精度以提高SoC设计的效率。
　　Cortex-R4F处理器采用一套具备双指令发送功能的先进微架构，透过ARM Artisan Advantage程序库中针对90 nm工艺的优化，达到超过800 DMIPS的性能水准。Level 1内存松散的时序设计，使组件能使用高密度、低功耗的RAM，使在总成本中占有高比重的内存，能像处理器逻辑一样拥有节省空间的优势。在90 nm工艺下，占用空间不到1 mm2，且耗电量不到0.27 mW／MHz，有效地协助系统开发者降低成本与功耗。
　　该处理器采用ARMv7ISA架构，能与已被全球数十亿台系统所采用的ARM程序代码维持回溯兼容性，并针对Thumb-2指令集进行最优化设计。运用Thumb-2指令，搭配ARM RealView开发套件，使芯片内部存储器的容量最大能缩减30％，大幅降低系统成本。此外，相较于内建在ARM946E-S处理器的旧版Thumb指令集，新技术能够提高40％的工作效能。
　　4 ARM Cortex-A8处理器技术特点
　　ARM Cortex-A8处理器是一款适用于复杂操作系统及用户应用的应用处理器，其结构如图5所示。支持智能能源管理(IEM，Intelligent Energy Manger)技术的ARM Artisan库以及先进的泄漏控制技术，使得Cortex-A8处理器实现了非凡的速度和功耗效率。在65 nm上艺下，ARM cortex-A8处理器的功耗不到300 mW，能够提供高性能和低功耗。它第一次为低费用、高容量的产品带来了台式机级别的性能。

　　ortex-A8处理器是第一款基于下一代ARMv7架构的应用处理器，使用了能够带来更高性能、更低功耗和更高代码密度的Thumb-2技术。它首次采用了强大的NEON信号处理扩展集，为H.264和MP3等媒体编解码提供加速。
　　Cortex-A8的解决方案还包括Jazelle-RCTJava加速技术，对实时(JIT)和动态调整编译(DAC)提供最优化，同时减少内存占用空间高达3倍。该处理器配置了先进的超标量体系结构流水线，能够同时执行多条指令，并且提供超过2.0 DMIPS／MHz的性能。处理器集成了一个可调尺寸的二级高速缓冲存储器，能够同高速的16 KB或者32 KB一级高速缓冲存储器一起工作，从而达到最快的读取速度和最大的吞吐量。新处理器还配置了用于安全交易和数字版权管理的Trust Zone技术，以及实现低功耗管理的IEM功能。
　　Cortex-A8处理器使用了先进的分支预测技术，并且具有专用的NEON整型和浮点型流水线进行媒体和信号处理。在使用小于4 mm2的硅片及低功耗的65 nm工艺的情况下，Cortex-A8处理器的运行频率将高于600MHz(不包括NEON追踪技术和二级高速缓冲存储器)。在高性能的90 nm和65 nm工艺下，Cortex-A8处理器运行频率最高可达1 GHz，能够满足高性能消费产品设计的需要。
　　结 语
　　这些新的ARM Cortex处理器系列都是基于ARMv7架构的产品，从尺寸和性能方而来看，既有少于33 000个门电路的ARM Cortex-M系列，也有高性能的ARMCortex-A系列。
　　其中，ARM Cortex-A系列是针对日益增长的，运行包括Linux、Windows，CE和Symbian操作系统在内的消费者娱乐和无线产品设计的；ARM Cortex-R系列针对的是需要运行实时操作系统来进行控制应用的系统，包括汽车电子、网络和影像系统；ARM Cortex-M系列则是为那些对丌发费用非常敏感同时对性能要求小断增加的嵌入式应用(如微控制器、汽车车身控制系统和各种大型家电)所设计的。随着在各种不同领域应用需求的增加，微处理器市场也在趋于多样化。为了适应市场的发展变化，基于ARMv7架构的ARM处理器系列将不断拓展自己的应用领域。