基于ARM v7 Cortex A8的開發(fā)平臺(tái)

ARM公司從成立以來，一直以知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP，Intelligence Property)提供者的身份出售知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在32位RISC CPU開發(fā)領(lǐng)域中不斷取得突破，其設(shè)計(jì)的微處理器結(jié)構(gòu)已經(jīng)從v3發(fā)展到現(xiàn)在的v7。ARMv7架構(gòu)是在ARMv6架構(gòu)的基礎(chǔ)上誕生的。該架構(gòu)采用了Thumb-2技術(shù)，它是在ARM的Thumb代碼壓縮技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，并且保持了對(duì)現(xiàn)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(nèi)存，減小了系統(tǒng)開銷，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(gòu)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(yùn)算，滿足下一代3D圖形、游戲物理應(yīng)用以及傳統(tǒng)嵌入式控制應(yīng)用的需求。此外，ARMv7還支持改良的運(yùn)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(gòu)的，分為Cortcx-M3、Cortex-R和Cortex-A三類。ARM Cortex-M3處理器是為存儲(chǔ)器和處理器的尺寸對(duì)產(chǎn)品成本影響極大的各種應(yīng)用專門開發(fā)設(shè)計(jì)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(hào)，主要適用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)的嵌入式處理器;而ARM Cortex-A8處理器是一款適用于復(fù)雜操作系統(tǒng)及用戶應(yīng)用的應(yīng)用處理器。

　　Cortex-A8是ARM公司有史以來性能最強(qiáng)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(dá)2000MIPS。

　　其結(jié)構(gòu)如圖：

　　Cortex-A8采用了復(fù)雜的流水線構(gòu)架，針對(duì)強(qiáng)調(diào)功耗的應(yīng)用，Cortex-A8采用了一個(gè)優(yōu)化的裝載/存儲(chǔ)流水線，順序執(zhí)行，同步執(zhí)行的超標(biāo)量處理器內(nèi)核，其擁有13級(jí)主流水線，10級(jí)NEON多媒體流水線，可以提供2 DMIPS/MHZ的性能;它有優(yōu)化的L1緩存，可以提高訪存儲(chǔ)問速度，并降低功耗;它有專用的L2緩存，在編譯的時(shí)候，可以把緩存當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)的RAM進(jìn)行處理，而緩存大小可以靈活配置，緩存的訪問延遲也可以編程控制;它有基于執(zhí)行記錄的動(dòng)態(tài)跳轉(zhuǎn)預(yù)盼，這不僅提供高達(dá)95%準(zhǔn)確性，而已也提供重放機(jī)制以有效降低預(yù)判錯(cuò)誤帶來的性能損失;

　　在技術(shù)方面，使用了能夠帶來更高性能、功耗效率和代碼密度的Thumb?-2技術(shù)。它首次采用了強(qiáng)大的NEONTM信號(hào)處理擴(kuò)展集，對(duì)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(duì)實(shí)時(shí)(JIT)和動(dòng)態(tài)調(diào)適編譯(DAC)提供最優(yōu)化，同時(shí)減少內(nèi)存占用空間高達(dá)三倍。此外，新處理器還配置了用于安全交易和數(shù)字版權(quán)管理的TrustZone?技術(shù)和AMBA? 3 AXI?互連協(xié)議，而且實(shí)現(xiàn)低功耗管理的IEM功能。

　　不僅如此，針對(duì)Cortex-A8，ARM公司專門提供了新的函數(shù)庫(kù)(Artisan Advantage-CE)。新的庫(kù)函數(shù)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(kù)函數(shù)還提供了高級(jí)內(nèi)存泄漏控制機(jī)制。

　　在高性能的90納米和65納米工藝下，Cortex-A8處理器運(yùn)行速度最高可達(dá)到1GHz，從而滿足高性能消費(fèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需要，而這一切也使之成為實(shí)現(xiàn)下一代應(yīng)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(nèi)核技術(shù)，在單一芯片中實(shí)現(xiàn)了手持式功率級(jí)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(yàn)證的領(lǐng)先無線手機(jī)技術(shù)，能夠幫助主流客戶滿足新市場(chǎng)領(lǐng)域的要求，如車載應(yīng)用、消費(fèi)類設(shè)備、嵌入式以及醫(yī)療設(shè)備等。這種集成的單芯片處理器將照片級(jí)真實(shí)感 (photo-realistic) 圖形效果與 TI 高級(jí)視頻 DSP 技術(shù)相結(jié)合，在市場(chǎng)上各種單芯片組合中提供了最佳的集成多內(nèi)核處理功能。這些革命性突破的應(yīng)用處理器必將有助于 OEM 廠商針對(duì)重新定義用戶界面、網(wǎng)頁(yè)瀏覽、工作效率以及多媒體體驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

　　TI 的 OMAP35x? 處理器系列基于 ARM?Cortex?-A8 內(nèi)核，由四款超標(biāo)量應(yīng)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(biāo)量?jī)?nèi)核，提供了超出 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)展路線和主要特性如下兩圖：

　　1 OMAP3503：面向嵌入式主板運(yùn)算處理的應(yīng)用處理器

　　OMAP3503 應(yīng)用處理器包含一個(gè) ARM Cortex-A8 內(nèi)核，集成了豐富的外設(shè)集，Cortex-A8 內(nèi)核的時(shí)鐘速度比 300MHz ARM9 提高了一倍，也因此實(shí)現(xiàn)了兩倍性能的提升。由于采用彈性架構(gòu)，OMAP3503再度提升兩倍性能，能在單一處理器內(nèi)支持指令級(jí)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(dá)到 1200 Dhrystone MIPS，從而能夠運(yùn)行 Windows Embedded CE 與 Linux 等全功能操作系統(tǒng)。它不僅能夠幫助用戶更快存取數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)手冊(cè)、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(yīng)用程序的運(yùn)行速度。該處理器還支持更快的啟動(dòng)時(shí)間與Java 應(yīng)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(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用

　　OMAP3515 應(yīng)用處理器擁有與 OMAP3503 同樣豐富的外設(shè)集和 ARM 內(nèi)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。基于 Imagination Technologies PowerVR SGX 圖形加速器的 OMAP3515 可在手持設(shè)備上展現(xiàn)擁有 PC 游戲質(zhì)量的圖形，每秒可提供的多邊形高達(dá) 1 千萬個(gè)，能實(shí)現(xiàn)照片級(jí)真實(shí)感的圖形效果，從而大幅增強(qiáng)了智能設(shè)備的用戶界面。OMAP3515 是嵌入式游戲或簡(jiǎn)單便攜式導(dǎo)航系統(tǒng)的理想處理器。

　　3 OMAP3525：面向嵌入式應(yīng)用的多媒體處理功能

　　OMAP3525 應(yīng)用處理器擁有與 OMAP3503 同樣豐富的外設(shè)集和 ARM 內(nèi)核，同時(shí)還附加集成達(dá)芬奇技術(shù)，用于音頻、視頻和成像，更能滿足高清視頻、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(yīng)用處理器。集成的達(dá)芬奇技術(shù)是硬件啟用的視頻和成像處理技術(shù)，加上專門的視頻中心外設(shè)，能使 OMAP3525 以 720p、30fps 實(shí)現(xiàn) MPEG-4 SP 高清視頻解碼。OMAP3525 是多媒體和視頻應(yīng)用的理想選擇，將為用戶帶來新的性能標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)備的單芯片解決方案

　　OMAP3530 應(yīng)用處理器是一個(gè)擴(kuò)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(dá)芬奇技術(shù)以及豐富的外設(shè)集，因此能夠滿足高性能需求、低功耗工作與娛樂性應(yīng)用。作為理想適用于因特網(wǎng)設(shè)備與便攜式病人監(jiān)護(hù)設(shè)備等各種潛在應(yīng)用的處理器，OMAP3530 在針對(duì)電源而優(yōu)化的設(shè)計(jì)中提供了高集成度特性，因而能夠以更輕薄時(shí)尚的外形帶來各種新型誘人應(yīng)用。另外，全新用戶接口與圖形功能還有助于更方便地集成至現(xiàn)有的商業(yè)或消費(fèi)類產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。因此借助 OMAP3530，OEM 將能夠向用戶交付高性能、低功耗的娛樂應(yīng)用。

　　為了提高該性能等級(jí)的產(chǎn)品對(duì)嵌入式應(yīng)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(yùn)行有關(guān)應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)這種功耗等級(jí)，OMAP35x 處理器集成了三種技術(shù)。首先，處理器架構(gòu)采用多內(nèi)核設(shè)計(jì)，這樣每個(gè)內(nèi)核都能專注處理各自負(fù)責(zé)的任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)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(jù)設(shè)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(jié)合的不同解決方案，其中包括 Cortex-A8 內(nèi)核、豐富的多媒體外設(shè)、符合 OpenGL ES 2.0 標(biāo)準(zhǔn)的圖形引擎、視頻加速器以及TMS320C64x+ DSP 內(nèi)核。專為以視頻為中心的客戶設(shè)計(jì)的達(dá)芬奇軟件技術(shù)，更可運(yùn)用在最高視頻性能的OMAP3525 與 OMAP3530中。由超過400多家公司組成的TI Developer Network也能提供從操作系統(tǒng)實(shí)施到應(yīng)用用戶接口的豐富專業(yè)技術(shù)，以支持最新OMAP35x 處理器的開發(fā)工作。上述應(yīng)用處理器還支持12MP相片捕獲功能，且引腳對(duì)引腳兼容，因此能夠幫助 OEM 廠商在單一平臺(tái)的基礎(chǔ)上方便高效地創(chuàng)建完整產(chǎn)品系列。基于前代 ARM器件及 C64x+ DSP 開發(fā)的軟件也能與 OMAP35x 處理器的內(nèi)核相兼容。