詳解ARM Cortex-M33處理器：性能/功耗/安全的最佳平衡

　　2、協(xié)同處理器界面，實(shí)現高擴展性

　　對某些應用而言，專(zhuān)用運算起到的作用可謂非同小可;但為了實(shí)現專(zhuān)用運算，這個(gè)全球最強大設計生態(tài)系統的所有優(yōu)點(diǎn)必須完美保留，即允許設計師在開(kāi)發(fā)工具、編譯器、調試器、操作系統和中間件之間最大限度的進(jìn)行選擇。ARM生態(tài)系統可以幫助開(kāi)發(fā)商節約時(shí)間和成本，進(jìn)一步提高生產(chǎn)力。

　　Cortex-M33處理器包含一個(gè)可以選配、類(lèi)似總線(xiàn)的專(zhuān)用界面，主要用于集成緊耦合加速器硬件。對需要頻繁運算的操作而言，該界面可以幫助設計師用自定義的處理硬件提升通用運算能力。

　　須著(zhù)重指出的是，這樣做并不會(huì )使整個(gè)生態(tài)系統分裂。該界面包含最多可用于8個(gè)協(xié)同處理器的控制和數據通路，發(fā)出的信號可顯示處理器的特權狀態(tài)和安全狀態(tài)、指令類(lèi)型、相關(guān)寄存器和操作字段。協(xié)同處理器通常會(huì )合理的在幾個(gè)少數循環(huán)內完成，或在后臺運行并在完成時(shí)自動(dòng)停止。操作的細節和數據可以通過(guò)該界面與單指令同時(shí)傳輸，如有需要，還可插入等待狀態(tài)。

　　3、用于任務(wù)隔離的存儲保護單元(MPU)

　　設計師可以自行對選配的MPU編程，為每個(gè)安全狀態(tài)和非安全狀態(tài)提供多達16個(gè)區域。在多任務(wù)環(huán)境中，操作系統可以在任務(wù)情境切換時(shí)重新編程MPU，為每個(gè)任務(wù)定義存儲訪(fǎng)問(wèn)許可。比如說(shuō)，某個(gè)應用的某個(gè)任務(wù)只被允許訪(fǎng)問(wèn)某些應用數據和特定的周邊設備，這種情況下，MPU將保護所有其他的存儲和周邊設備，將訛誤或未授權訪(fǎng)問(wèn)阻擋在外，有效提升系統可靠性。

　　存儲區設置更簡(jiǎn)易

　　Cortex-M33存儲保護架構的開(kāi)發(fā)基于受保護的存儲系統架構PMSAv8。最新版本搭載了針對各區域的基線(xiàn)與限值比較器，而非此前的二次方尺寸對齊模型。每個(gè)區域都有一個(gè)基線(xiàn)的初始地址、終止地址，以及訪(fǎng)問(wèn)許可和存儲性質(zhì)的設定值，因此在這一架構中，設計師設計MPU區域時(shí)再也無(wú)需顧慮將多個(gè)區域整合在一起的麻煩了。功能強化后，軟件開(kāi)發(fā)變得更加簡(jiǎn)單，客戶(hù)的使用意愿提升，編程步驟也得以減少，并將進(jìn)而降低情境轉換次數。

　　4、DSP拓展

　　選配的整數DSP拓展可以為系統增加85個(gè)新指令。大多數情況下，DSP指令可將性能平均提升3倍，讓所有以數字信號控制為中心的應用性能突飛猛進(jìn)。

　　為幫助設計師加速軟件開(kāi)發(fā)，ARM將在CMSIS項目中提供免費的DSP庫，包含整套過(guò)濾、轉換和數學(xué)功能(如矩陣)，并支持多種數據類(lèi)型。CMSIS項目是開(kāi)源的，其開(kāi)發(fā)詳情發(fā)布在github上。

　　5、單精度浮點(diǎn)單元

　　基于FPv5的選配單精度浮點(diǎn)拓展單元包括一份額外的16-入口 64位寄存器文件。該拓展新增45個(gè)與IEEE754-2008兼容的單精度浮點(diǎn)指令。使用浮點(diǎn)指令通?？蓪④浖炱骄阅芴嵘?0倍。FPU位于單獨的電源域，負責在整個(gè)單元不使用的時(shí)候切斷電源。

　　Cortex-M33是一款能在性能、功耗和安全之間實(shí)現最佳平衡的處理器。

　　嵌入式解決方案日益復雜，而它們帶來(lái)的價(jià)值也不斷凸顯，當今設計師面臨的挑戰是在相沖突的設計要素之間找到最佳平衡。此外，片上系統包含的軟件數量正在顯著(zhù)增加，但項目開(kāi)發(fā)時(shí)間卻不斷縮短。為了用更短的時(shí)間交付合格的產(chǎn)品，保證性能，減少成本，我們必須踏出正確的第一步。

　　Cortex-M33應運而生，為了邁出正確的第一步量身打造，ARM將過(guò)往經(jīng)驗與現有的Cortex-M生態(tài)系統完美結合，實(shí)現了開(kāi)發(fā)成本降低。得益于采用了多種低功耗技術(shù)的全新設計，首先降低的是系統功耗;對打造安全方案的用戶(hù)，TrustZone技術(shù)則為其應用和寶貴的IP提供保駕護航的堅實(shí)基礎。

　　升級后的MPU和TrustZone共同提升系統的可靠性和保護能力。最后值得一提的是，我們永遠不會(huì )停止追求生產(chǎn)力的腳步。TrustZone的設計初衷便是保證當前用戶(hù)能夠像從前一樣，繼續在非安全領(lǐng)域內開(kāi)發(fā)。

　　Cortex-M33還強化了調試與追蹤性能，使復雜代碼的操作更便捷。與所有其它Cortex-M處理器一樣，Cortex-M33的所有編程都可以在C語(yǔ)言環(huán)境下完成，包括全部異常處理程序?？偠灾?，上述功能誕生的目的都是為了幫助開(kāi)發(fā)者提高生產(chǎn)力，在更短的時(shí)間內設計出更復雜的解決方案。

　　在定義并開(kāi)發(fā)新一代處理器的過(guò)程中，許多芯片廠(chǎng)商成為了ARM的合作伙伴，并積極利用TrustZone安全技術(shù)設計芯片。ARM生態(tài)系統也將重點(diǎn)放在將工具和軟件移植到Cortex-M33。盡管Cortex-M33已經(jīng)在性能、功耗、安全和生產(chǎn)力之間取得了最佳平衡，但ARM及其合作伙伴將繼續努力，為開(kāi)發(fā)商提供更加出色的產(chǎn)品，幫助其揮展創(chuàng )意、實(shí)現遠見(jiàn)，營(yíng)造更連通、更智能、更安全的世界。