看不见”的霸主！ARM Cortex-M7详解（2） 汽车, 产品, 领域

yuyang911220

【Cortex-M7架构解析】
虽然很小很小，M7的首要使命却是高性能，号称达到了前所未有的水平，同时还要维持该系列一贯的超小面积、超低功耗。
之所以努力提升性能，ARM一是希望和传统的8/16位产品进一步拉开档次(M7 32位的)，二就是满足可能的下一个爆发点：物联网(IoT)、可穿戴设备，特别是增强了DSP处理能力后，M7比以往更适合作为音频和视觉传感中心。
当然，对于传统的工控、汽车等应用领域，它也是如鱼得水。

架构上，M7具备六级、顺序、双发射超标量流水线，拥有单精度、双精度浮点单元、指令和数据缓存、分支预测、SIMD支持、紧耦合内存(TCM)。

指令和数据缓存、分支预测、TCM都是以往M系列上没有的。MCU经常不考虑缓存，有时候甚至将闪存作为唯一的内存接口。通过加入高性能的指令和数据缓存(最大均为64KB)，M7开始向典型的高性能处理器设计靠拢。
TCM之前也只在A、R系列上存在，可以用来扩展M7的有效缓存，最大容量16MB，是MCU物理内存映射的一部分。
它可以拥有真正缓存的性能，但其内容是直接由开发者控制的，可以放置一些关键的代码和数据供，通过中断服务请求等途径来访问，而且性能很高。
分支预测的加入则可以让M7用于独立的DSP服务。代码运行在始终开启的MCU上时，几乎总是会不停循环。如果没有分支预测器，代码必须不断评估循环状况，但其中99.9％的时候结果都是同一路径。当然了，分支预测器会消耗一些核心面积，但对于DSP应用来说是值得的。

由于ARM Cortex处理器都是只卖授权，具体产品得看合作伙伴的实现情况，因此现在没办法确切地讨论面积、功耗、性能等指标，也没办法估算。
ARM唯一提到的就是能耗比和以前是同样的水平，那么鉴于理论性能增加了50-70％，功耗也会付出这么大的代价。

Cortex-M系列指令集

Cortex-M系列面积、性能、功耗