Introducción a las aplicaciones y clasificación de chips de microprocesadores ARM
¿Qué es ARM? ARM se fundó en Cambridge, Inglaterra en 1991 y vende principalmente licencias para tecnología de diseño de chips. ARM es una empresa especializada en el diseño y desarrollo de chips basados en tecnología RISC. Como proveedor de propiedad intelectual, no produce chips por sí misma, sino que depende de la transferencia de licencias de diseño a empresas cooperativas para producir los semiconductores más importantes del mundo. Los fabricantes compran sus chips de ARM. El núcleo del microprocesador ARM diseñado agrega circuitos periféricos apropiados según sus diferentes campos de aplicación, formando así su propio chip de microprocesador ARM para ingresar al mercado. Actualmente, docenas de importantes empresas de semiconductores en todo el mundo utilizan la licencia de ARM, lo que no solo permite que la tecnología ARM obtenga más soporte de herramientas, fabricación y software de terceros, sino que también reduce el costo de todo el sistema, lo que facilita la producción de productos. para entrar en el mercado. El mercado es aceptado por los consumidores y se vuelve más competitivo.
Campos de aplicación de ARM
Hasta ahora, la aplicación de los microprocesadores y la tecnología ARM ha penetrado en casi todos los campos:
Campo de control industrial: como arquitectura 32 RISC Los chips de microcontroladores basados en núcleos ARM no solo ocupan la mayor parte de la participación de mercado en el mercado de microcontroladores de alta gama, sino que también se expanden gradualmente a los campos de aplicaciones de microcontroladores de gama baja. El bajo consumo de energía y el alto costo de rendimiento de los microcontroladores ARM plantean desafíos. Microcontroladores tradicionales de 8 y 16 bits.
Campo de comunicación inalámbrica: Actualmente, más de 85 dispositivos de comunicación inalámbrica utilizan la tecnología ARM. La posición de ARM en este campo está cada vez más consolidada por su alto rendimiento y bajo coste.
Aplicaciones de red: Con la promoción de la tecnología de banda ancha, los chips ADSL que utilizan tecnología ARM están ganando gradualmente ventajas competitivas. Además, ARM ha optimizado el procesamiento de voz y vídeo y ha obtenido un soporte generalizado, lo que también plantea desafíos para los campos de aplicación de DSP.
Electrónica de consumo: la tecnología ARM se utiliza ampliamente en los populares reproductores de audio digitales, decodificadores digitales y consolas de juegos actualmente.
Productos de imágenes y seguridad: la mayoría de las impresoras y cámaras digitales más populares de la actualidad utilizan tecnología ARM. La tarjeta inteligente SIM de 32 bits del teléfono móvil también utiliza tecnología ARM.
Además, los microprocesadores y la tecnología ARM también se utilizan en muchos campos diferentes y su uso será más amplio en el futuro.
Características de los microprocesadores ARM
Los microprocesadores ARM que utilizan arquitectura RISC generalmente tienen las siguientes características:
Tamaño pequeño, bajo consumo de energía, bajo costo, alto rendimiento <; /p>
Admite conjuntos de instrucciones duales Thumb (16 bits)/ARM (32 bits), compatible con dispositivos de 8 bits/16 bits
Uso extensivo de registros, ejecución de instrucciones más rápida;
La mayoría de las operaciones de datos se completan en registros
El modo de direccionamiento es flexible y simple y la eficiencia de ejecución es alta
La longitud de la instrucción es fija; ;
Clasificación de los microprocesadores ARM
Los microprocesadores ARM actualmente incluyen las siguientes series, así como procesadores basados en la arquitectura ARM de otros fabricantes además de tener las mismas características de los ARM. Arquitectura, cada serie de microprocesadores ARM tiene sus propias características y áreas de aplicación.
·Serie ARM7
Los microprocesadores de la serie ARM7 son procesadores RISC de 32 bits de bajo consumo, que son más adecuados para aplicaciones de consumo con mayores requisitos de precio y consumo de energía.
La serie de microprocesadores ARM7 tiene las siguientes características:
Tiene lógica ICE-RT integrada, lo que facilita la depuración y el desarrollo.
Consumo de energía extremadamente bajo, adecuado para aplicaciones con mayores requisitos de consumo de energía.
Capaz de proporcionar una estructura de canalización de tres etapas de 0,9MIPS/MHz.
Alta densidad de código y compatible con el conjunto de instrucciones Thumb de 16 bits.
Amplio soporte para sistemas operativos incluidos Windows CE, Linux, Palm OS, etc.
El sistema de comando es compatible con las series ARM9, ARM9E y ARM10E, lo que facilita las actualizaciones del producto.
La frecuencia principal puede alcanzar hasta 130MIPS y sus capacidades de procesamiento informático de alta velocidad pueden manejar las aplicaciones más complejas.
Las principales áreas de aplicación de los microprocesadores de la serie ARM7 son: control industrial, equipos de Internet, equipos de redes y módems, teléfonos móviles y otras aplicaciones multimedia e integradas.
Los microprocesadores de la serie ARM7 incluyen los siguientes tipos de núcleos: ARM7TDMI, ARM7TDMI-S, ARM720T y ARM7EJ. Entre ellos, ARM7TMDI es actualmente el procesador RISC integrado de 32 bits más utilizado y es un núcleo de procesador ARM de gama baja.
·Serie ARM9
La serie de microprocesadores ARM9 proporciona el mejor rendimiento en términos de características de alto rendimiento y bajo consumo de energía. Tiene las siguientes características:
canalización de enteros de 5 etapas, mayor eficiencia de ejecución de instrucciones.
Ofrece arquitectura Harvard de 1,1MIPS/MHz.
Admite conjunto de instrucciones ARM de 32 bits y conjunto de instrucciones Thumb de 16 bits.
Soporta interfaz de bus AMBA de alta velocidad de 32 bits.
La MMU de rendimiento completo admite múltiples sistemas operativos integrados convencionales, como Windows CE, Linux, Palm OS, etc.
La MPU soporta sistemas operativos en tiempo real.
Admite caché de datos y caché de instrucciones, con mayores capacidades de procesamiento de datos e instrucciones.
Los microprocesadores de la serie ARM9 se utilizan principalmente en equipos inalámbricos, instrumentación, sistemas de seguridad, decodificadores, impresoras de alta gama, cámaras digitales y cámaras de vídeo digitales.
La serie de microprocesadores ARM9 incluye tres tipos: ARM920T, ARM922T y ARM940T, que son adecuados para diferentes aplicaciones.
·Serie ARM9E
Los microprocesadores de la serie ARM9E son procesadores integrados que utilizan un único núcleo de procesador para proporcionar soluciones para microcontroladores, DSP y sistemas de aplicaciones Java, lo que reduce en gran medida el área del chip y complejidad del sistema. Los microprocesadores de la serie ARM9E proporcionan capacidades de procesamiento DSP mejoradas y son muy adecuados para aplicaciones que requieren el uso tanto de DSP como de microcontroladores.
Las principales características de los microprocesadores de la serie ARM9E son las siguientes:
Admite conjunto de instrucciones DSP, adecuado para ocasiones que requieren procesamiento de señales digitales de alta velocidad.
Canalización de enteros de 5 etapas, mayor eficiencia de ejecución de instrucciones.
Admite conjunto de instrucciones ARM de 32 bits y conjunto de instrucciones Thumb de 16 bits.
Soporta interfaz de bus AMBA de alta velocidad de 32 bits.
Soporta coprocesador de procesamiento de punto flotante VFP9.
MMU de rendimiento completo, compatible con múltiples sistemas operativos integrados convencionales, como Windows CE, Linux, Palm OS, etc.
La MPU soporta sistemas operativos en tiempo real.
Admite caché de datos y caché de instrucciones, con mayores capacidades de procesamiento de datos e instrucciones.
La frecuencia principal puede alcanzar hasta 300MIPS.
Los microprocesadores de la serie ARM9E se utilizan principalmente en equipos inalámbricos, productos de consumo digitales, equipos de imágenes, control industrial, equipos de almacenamiento y equipos de red.
Los microprocesadores de la serie ARM9E incluyen tres tipos: ARM926EJ-S, ARM946E-S y ARM966E-S, que son adecuados para diferentes aplicaciones.
·Serie ARM10E
Los microprocesadores de la serie ARM10E tienen las características de alto rendimiento y bajo consumo de energía debido a la adopción de una nueva arquitectura, en comparación con los dispositivos ARM9 equivalentes, los At. Con la misma frecuencia de reloj, el rendimiento mejora casi un 50%. Al mismo tiempo, los microprocesadores de la serie ARM10E adoptan dos métodos avanzados de ahorro de energía para que su consumo de energía sea extremadamente bajo. Las principales características de los microprocesadores de la serie ARM10E son las siguientes:
Admite conjunto de instrucciones DSP, adecuado para ocasiones que requieren procesamiento de señales digitales de alta velocidad.
Canalización de enteros de 6 etapas, mayor eficiencia de ejecución de instrucciones.
Admite conjunto de instrucciones ARM de 32 bits y conjunto de instrucciones Thumb de 16 bits.
Soporta interfaz de bus AMBA de alta velocidad de 32 bits.
Soporta coprocesador de procesamiento de punto flotante VFP10.
La MMU de rendimiento completo admite múltiples sistemas operativos integrados convencionales, como Windows CE, Linux, Palm OS, etc.
Admite caché de datos y caché de instrucciones, con mayores capacidades de procesamiento de datos e instrucciones.
La frecuencia principal puede alcanzar hasta 400MIPS.
Componentes de operación de lectura/escritura paralelos integrados.
Los microprocesadores de la serie RM10E se utilizan principalmente en equipos inalámbricos de próxima generación, productos de consumo digitales, equipos de imágenes, control industrial, sistemas de información y comunicaciones y otros campos.
Los microprocesadores de la serie ARM10E incluyen tres tipos: ARM1020E, ARM1022E y ARM1026EJ-S, que son adecuados para diferentes aplicaciones.
·Serie SecurCore
Los microprocesadores de la serie SecurCore están especialmente diseñados para las necesidades de seguridad y proporcionan una solución de seguridad completa con tecnología RISC de 32 bits, además del bajo consumo. consumo y alto rendimiento de la arquitectura ARM, también tiene su ventaja única, es decir, brinda soporte para soluciones de seguridad.
Además de las diversas características principales de la arquitectura ARM, los microprocesadores de la serie SecurCore también cuentan con las siguientes características en términos de seguridad del sistema:
Con una unidad de protección flexible para garantizar la seguridad de funcionamiento de datos del sistema y de la aplicación.
Utiliza tecnología de núcleo blando para evitar el escaneo y la detección externos.
Se pueden integrar funciones de seguridad propias del usuario y otros coprocesadores.
Los microprocesadores de la serie SecurCore se utilizan principalmente en algunos productos de aplicaciones y sistemas de aplicaciones con altos requisitos de seguridad, como comercio electrónico, gobierno electrónico, banca electrónica, redes y sistemas de autenticación.
La serie de microprocesadores SecurCore incluye cuatro tipos: SecurCore SC100, SecurCore SC110, SecurCore
C200 y SecurCore SC210 para adaptarse a diferentes aplicaciones.
·Xscale de Intel
El procesador Xscale es una solución basada en la arquitectura ARMv5TE. Es un procesador de pleno rendimiento, rentable y de bajo consumo. Admite instrucciones Thumb de 16 bits y conjuntos de instrucciones DSP, y se ha utilizado en teléfonos móviles digitales, asistentes digitales personales y productos de red. El procesador Xscale es un microprocesador ARM actualmente promovido principalmente por Intel.
·StrongARM de Intel
El procesador Intel StrongARM SA-1100 es un microprocesador RISC de 32 bits altamente integrado que utiliza la arquitectura ARM. Combina la tecnología de diseño y procesamiento de Intel con la eficiencia energética de la arquitectura ARM, utilizando una arquitectura que es compatible con el software con la arquitectura ARMv4 y tiene las ventajas de la tecnología Intel. Los procesadores Intel StrongARM son ideales para productos de comunicaciones portátiles y electrónica de consumo, y se han utilizado con éxito en series de computadoras portátiles de muchas empresas.
Entre ellos, ARM7, ARM9, ARM9E y ARM10 son cuatro series de procesadores de uso general. Cada serie proporciona un conjunto de rendimiento relativamente único para satisfacer las necesidades de diferentes campos de aplicación. La serie SecurCore está diseñada para aplicaciones con altos requisitos de seguridad.