STM32H7榨干了Cortex-M7的最后一滴血

如果你近日登錄EEMBC的官網(wǎng)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)排在第一位的就是STM32H7系列MCU。STM32H743在400M主頻下，跑分達(dá)到了2020。比起ST近日在發(fā)布會(huì)上官方宣稱STM32H7系列平均的跑分2010還要高了一點(diǎn)。

毫無疑問，這是目前業(yè)界最強(qiáng)的微控制器。

在兩年前Cortex-M7架構(gòu)發(fā)布之時(shí)，ARM宣稱其最高CoreMark跑分可以達(dá)到2000分，而后飛思卡爾(現(xiàn)NXP)、Atmel和ST都先后發(fā)布了其基于M7架構(gòu)的微控制器，但CoreMark跑分都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到2000。而今的STM32H7可謂將Cortex-M7內(nèi)核的功力發(fā)揮到了極致。

讓我們來看看STM32H7是如何達(dá)到如此高性能的

首先我們應(yīng)該關(guān)注到的是STM32H7采用了ST最新40nm工藝，這種新工藝是H7采用更為高性能架構(gòu)的基礎(chǔ)。與自家的F7系列比較，H7的性能提升一倍，動(dòng)態(tài)功耗降低了一倍，這與Dynamic Efficiency架構(gòu)功不可沒。

如上圖所示，STM32H7采用了三個(gè)電源域的設(shè)計(jì)，分別為D1、D2和D3。D1為高性能域，CPU可以從TCM和L1中提取緊急的或優(yōu)先級(jí)較高的用戶程序，在400M的主頻下執(zhí)行，確保實(shí)現(xiàn)最快速響應(yīng)。此域中采用AXI總線矩陣來連接高帶寬外設(shè)和DMA等。D2為通信接口域，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)通信工作，減輕CPU的負(fù)擔(dān)。此域內(nèi)工作頻率為D1中的一半，其中采用AHB主線連接全部通信接口，并且與D1中的AXI相連。D3為數(shù)據(jù)批處理域，與D2同樣采用AHB總線，工作頻率也與D2相同。此部分中的ADC可以在整個(gè)系統(tǒng)深度休眠時(shí)仍然進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。在電池驅(qū)動(dòng)的情況下，D3可以保證在低功耗條件下仍然進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理工作。

據(jù)ST微控制器產(chǎn)品部高性能32位微控制器高級(jí)市場經(jīng)理 Renaud BOUZEREAU總結(jié)：“從整個(gè)系統(tǒng)看，D1用于執(zhí)行一些非常緊急、重要的或快速、高優(yōu)先級(jí)的程序;D2用于執(zhí)行外部程序，因?yàn)橄到y(tǒng)不是孤立的，需要更多的通訊，不管通過以太網(wǎng)、USB還是其他的串口;D3用于系統(tǒng)需要進(jìn)入睡眠模式，某些應(yīng)用依然需要它進(jìn)行工作，抓取數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)當(dāng)用戶需要喚醒時(shí)馬上拿到這些數(shù)據(jù)進(jìn)行批量處理，這是批處理模式。這種架構(gòu)可以把電源設(shè)計(jì)和主頻歸類歸集在一起，這樣可以達(dá)到更好的能效比。”

除了3個(gè)電源域的設(shè)計(jì)之外，超大內(nèi)存和超多外設(shè)也是H7能有如此高性能的原因。而正是因?yàn)槭褂昧?0nm工藝，所以才能放入如此多資源。在H7上，ST采用了2：1的內(nèi)存設(shè)計(jì)——2M閃存和1M RAM。這種存儲(chǔ)單元的設(shè)計(jì)也超越了STM32之前的全部產(chǎn)品。在接口方面，H7中還加入了CAN FD和TT-CAN，這對于汽車電子的應(yīng)用來說尤為重要。此外，14位ADC高達(dá)200萬次/秒的轉(zhuǎn)換率也是目前非常領(lǐng)先的模擬外設(shè)。

在發(fā)布會(huì)的現(xiàn)場，意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器市場部高級(jí)經(jīng)理曹錦東給記者展示了兩塊STM32H7-EVAL板子，如下圖所示，其中一塊刷了RTOS，可以同時(shí)流暢地運(yùn)行四個(gè)GUI界面，斷電后重新上電的載入也十分迅速。另一塊刷了EMMBC用來跑分，可以看到CoreMark 2010真實(shí)無誤。

從15億到20億

最后需要給大家更新一個(gè)數(shù)據(jù)，幾個(gè)月前ST在深圳的STM32峰會(huì)上宣稱其出貨量已經(jīng)超過15億，而今這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)變成了20億，這種成績確實(shí)是令人贊嘆。電子行業(yè)不少公司并購了再并購，而ST的業(yè)績一直穩(wěn)步上升。這是為何？Renaud BOUZEREAU向記者分析到：“STM32的增長不是來自于幾個(gè)大客戶帶來尖峰式的增長，而是來自全球化的廣泛市場。中國是個(gè)特別好的例子，在這里有很多中小客戶，他們有很多創(chuàng)新的想法，創(chuàng)新的項(xiàng)目，從設(shè)計(jì)到量產(chǎn)，他們都在用STM32進(jìn)行平臺(tái)化設(shè)計(jì)，我們相信大眾市場對STM32來講是重要的組成部分，他們能帶來非常穩(wěn)健和健康的生意增長。”

左：意法半導(dǎo)體中國區(qū)微控制器市場部高級(jí)經(jīng)理 曹錦東；右：意法半導(dǎo)體微控制器產(chǎn)品部高性能32位微控制器高級(jí)市場經(jīng)理 Renaud BOUZEREAU