基于A(yíng)RM v7 Cortex A8的開(kāi)發(fā)平臺

ARM公司從成立以來(lái)，一直以知識產(chǎn)權(IP，Intelligence Property)提供者的身份出售知識產(chǎn)權，在32位RISC CPU開(kāi)發(fā)領(lǐng)域中不斷取得突破，其設計的微處理器結構已經(jīng)從v3發(fā)展到現在的v7。ARMv7架構是在ARMv6架構的基礎上誕生的。該架構采用了Thumb-2技術(shù)，它是在A(yíng)RM的Thumb代碼壓縮技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的，并且保持了對現存ARM解決方案的完整的代碼兼容性。Thumb-2技術(shù)比純32位代碼少使用31%的內存，減小了系統開(kāi)銷(xiāo)，同時(shí)能夠提供比已有的基于Thumb技術(shù)的解決方案高出38%的性能。ARMv7架構還采用丁NEON技術(shù)，將DSP和媒體處理能力提高了近4倍。并支持改良的浮點(diǎn)運算，滿(mǎn)足下一代3D圖形、游戲物理應用以及傳統嵌入式控制應用的需求。此外，ARMv7還支持改良的運行環(huán)境，以迎合不斷增加的JIT(Just In Time)和DAC(DynamicAdaptlve Compilation)技術(shù)的使用。

　　Cortex系列處理器是基于ARMv7架構的，分為Cortcx-M3、Cortex-R和Cortex-A三類(lèi)。ARM Cortex-M3處理器是為存儲器和處理器的尺寸對產(chǎn)品成本影響極大的各種應用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)設計的;ARM Cortex-R系列處理器目前包括ARM Cortex-R4和ARM Cortex-R4F兩個(gè)型號，主要適用于實(shí)時(shí)系統的嵌入式處理器;而ARM Cortex-A8處理器是一款適用于復雜操作系統及用戶(hù)應用的應用處理器。

　　Cortex-A8是ARM公司有史以來(lái)性能最強勁的一款處理器，主頻為600MHz到1GHz，在65納米工藝下，其功耗低于300毫瓦，而性能卻高達2000MIPS。

　　其結構如圖：

　　Cortex-A8采用了復雜的流水線(xiàn)構架，針對強調功耗的應用，Cortex-A8采用了一個(gè)優(yōu)化的裝載/存儲流水線(xiàn)，順序執行，同步執行的超標量處理器內核，其擁有13級主流水線(xiàn)，10級NEON多媒體流水線(xiàn)，可以提供2 DMIPS/MHZ的性能;它有優(yōu)化的L1緩存，可以提高訪(fǎng)存儲問(wèn)速度，并降低功耗;它有專(zhuān)用的L2緩存，在編譯的時(shí)候，可以把緩存當作標準的RAM進(jìn)行處理，而緩存大小可以靈活配置，緩存的訪(fǎng)問(wèn)延遲也可以編程控制;它有基于執行記錄的動(dòng)態(tài)跳轉預盼，這不僅提供高達95%準確性，而已也提供重放機制以有效降低預判錯誤帶來(lái)的性能損失;

　　在技術(shù)方面，使用了能夠帶來(lái)更高性能、功耗效率和代碼密度的Thumb?-2技術(shù)。它首次采用了強大的NEONTM信號處理擴展集，對H.264和MP3等媒體編解碼提供加速。Cortex-A8解決方案還包括Jazelle?-RCT Java加速技術(shù)，對實(shí)時(shí)(JIT)和動(dòng)態(tài)調適編譯(DAC)提供最優(yōu)化，同時(shí)減少內存占用空間高達三倍。此外，新處理器還配置了用于安全交易和數字版權管理的TrustZone?技術(shù)和AMBA? 3 AXI?互連協(xié)議，而且實(shí)現低功耗管理的IEM功能。

　　不僅如此，針對Cortex-A8，ARM公司專(zhuān)門(mén)提供了新的函數庫(Artisan Advantage-CE)。新的庫函數可以有效的提高異常處理的速度并降低功耗。同時(shí)，新的庫函數還提供了高級內存泄漏控制機制。

　　在高性能的90納米和65納米工藝下，Cortex-A8處理器運行速度最高可達到1GHz，從而滿(mǎn)足高性能消費產(chǎn)品設計的需要，而這一切也使之成為實(shí)現下一代應用性能的最佳選擇。

　　二、TI OAMP35x處理器的特點(diǎn)

　　德州儀器(TI)日前宣布推出四款新型 OMAP 處理器，采用最新上市的ARM Cortex-A8 內核技術(shù)，在單一芯片中實(shí)現了手持式功率級中堪比筆記本電腦的高性能功能組合。最新 OMAP35x 處理器進(jìn)一步豐富了 TI 業(yè)經(jīng)驗證的領(lǐng)先無(wú)線(xiàn)手機技術(shù)，能夠幫助主流客戶(hù)滿(mǎn)足新市場(chǎng)領(lǐng)域的要求，如車(chē)載應用、消費類(lèi)設備、嵌入式以及醫療設備等。這種集成的單芯片處理器將照片級真實(shí)感 (photo-realistic) 圖形效果與 TI 高級視頻 DSP 技術(shù)相結合，在市場(chǎng)上各種單芯片組合中提供了最佳的集成多內核處理功能。這些革命性突破的應用處理器必將有助于 OEM 廠(chǎng)商針對重新定義用戶(hù)界面、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、工作效率以及多媒體體驗標準。

　　TI 的 OMAP35x? 處理器系列基于 ARM?Cortex?-A8 內核，由四款超標量應用處理器組成，提供了業(yè)界最佳的通用、多媒體和圖形處理單芯片組合。Cortex-A8 是一款超標量?jì)群?，提供了超?ARM9 四倍的性能提升。TI OMAP35x處理器系列共包含 OMAP3503、OMAP3515、：OMAP3525 以及 OMAP3530四款不同的單芯片處理器，其發(fā)展路線(xiàn)和主要特性如下兩圖：

　　1 OMAP3503：面向嵌入式主板運算處理的應用處理器

　　OMAP3503 應用處理器包含一個(gè) ARM Cortex-A8 內核，集成了豐富的外設集，Cortex-A8 內核的時(shí)鐘速度比 300MHz ARM9 提高了一倍，也因此實(shí)現了兩倍性能的提升。由于采用彈性架構，OMAP3503再度提升兩倍性能，能在單一處理器內支持指令級并行技術(shù)，從而在時(shí)鐘速率不變的情況下加快了 CPU 吞吐量。Cortex-A8 的性能翻了兩番，達到 1200 Dhrystone MIPS，從而能夠運行 Windows Embedded CE 與 Linux 等全功能操作系統。它不僅能夠幫助用戶(hù)更快存取數據庫、數據手冊、電子表格、演示文件、電子郵件以及音視頻附件，還可提高 網(wǎng)頁(yè)瀏覽與視頻會(huì )議等應用程序的運行速度。該處理器還支持更快的啟動(dòng)時(shí)間與Java 應用，非常適合嵌入式處理器電路板。

　　2 OMAP3515：面向游戲或便攜式導航系統的應用

　　OMAP3515 應用處理器擁有與 OMAP3503 同樣豐富的外設集和 ARM 內核，同時(shí)還附帶有首次廣泛提供的集成 OpenGL ES 2.0 圖形引擎?；?Imagination Technologies PowerVR SGX 圖形加速器的 OMAP3515 可在手持設備上展現擁有 PC 游戲質(zhì)量的圖形，每秒可提供的多邊形高達 1 千萬(wàn)個(gè)，能實(shí)現照片級真實(shí)感的圖形效果，從而大幅增強了智能設備的用戶(hù)界面。OMAP3515 是嵌入式游戲或簡(jiǎn)單便攜式導航系統的理想處理器。

　　3 OMAP3525：面向嵌入式應用的多媒體處理功能

　　OMAP3525 應用處理器擁有與 OMAP3503 同樣豐富的外設集和 ARM 內核，同時(shí)還附加集成達芬奇技術(shù)，用于音頻、視頻和成像，更能滿(mǎn)足高清視頻、影像、音頻以及多媒體加速功能的需求。OMAP3525 是市場(chǎng)上首款能夠在 500mW 以下提供高清解碼的應用處理器。集成的達芬奇技術(shù)是硬件啟用的視頻和成像處理技術(shù)，加上專(zhuān)門(mén)的視頻中心外設，能使 OMAP3525 以 720p、30fps 實(shí)現 MPEG-4 SP 高清視頻解碼。OMAP3525 是多媒體和視頻應用的理想選擇，將為用戶(hù)帶來(lái)新的性能標準，因此非常適合使用于便攜式媒體播放器。。

　　4 OMAP3530：面向多媒體智能設備的單芯片解決方案

　　OMAP3530 應用處理器是一個(gè)擴展集器件，它將 OMAP3503、3515 和 3525 的所有特性合并于單一的芯片上。OMAP3530在單芯片上集成了 ARM、DSP、圖形引擎、達芬奇技術(shù)以及豐富的外設集，因此能夠滿(mǎn)足高性能需求、低功耗工作與娛樂(lè )性應用。作為理想適用于因特網(wǎng)設備與便攜式病人監護設備等各種潛在應用的處理器，OMAP3530 在針對電源而優(yōu)化的設計中提供了高集成度特性，因而能夠以更輕薄時(shí)尚的外形帶來(lái)各種新型誘人應用。另外，全新用戶(hù)接口與圖形功能還有助于更方便地集成至現有的商業(yè)或消費類(lèi)產(chǎn)品設計中。因此借助 OMAP3530，OEM 將能夠向用戶(hù)交付高性能、低功耗的娛樂(lè )應用。

　　為了提高該性能等級的產(chǎn)品對嵌入式應用的吸引力，OMAP35x 處理器還支持在電量極為有限的環(huán)境下運行有關(guān)應用。為了實(shí)現這種功耗等級，OMAP35x 處理器集成了三種技術(shù)。首先，處理器架構采用多內核設計，這樣每個(gè)內核都能專(zhuān)注處理各自負責的任務(wù)，從而實(shí)現效率最大化。其次，該處理器采用 65 納米低功耗工藝制造而成。最后，該產(chǎn)品采用 TI 的 SmartReflex技術(shù)，能根據設備工作情況、工作模式、工藝技術(shù)以及溫度變化等因素動(dòng)態(tài)控制電壓、頻率與功耗。

　　這些處理器提供了多種組件結合的不同解決方案，其中包括 Cortex-A8 內核、豐富的多媒體外設、符合 OpenGL ES 2.0 標準的圖形引擎、視頻加速器以及TMS320C64x+ DSP 內核。專(zhuān)為以視頻為中心的客戶(hù)設計的達芬奇軟件技術(shù)，更可運用在最高視頻性能的OMAP3525 與 OMAP3530中。由超過(guò)400多家公司組成的TI Developer Network也能提供從操作系統實(shí)施到應用用戶(hù)接口的豐富專(zhuān)業(yè)技術(shù)，以支持最新OMAP35x 處理器的開(kāi)發(fā)工作。上述應用處理器還支持12MP相片捕獲功能，且引腳對引腳兼容，因此能夠幫助 OEM 廠(chǎng)商在單一平臺的基礎上方便高效地創(chuàng )建完整產(chǎn)品系列?；谇按?ARM器件及 C64x+ DSP 開(kāi)發(fā)的軟件也能與 OMAP35x 處理器的內核相兼容。