ARM推出新一代首款完全可合成的單核心與多核心處理器Cortex-A9 處理器

本文作者:admin       點擊: 2007-10-17 00:00
前言:
ARM日前發表Cortex™-A9處理器。ARM Cortex-A9 MPCore™多核心處理器與ARM Cortex-A9單核處理器,能夠在符合嚴苛的功耗限制的前提下,為智慧型手機、行動網路電腦、消費性電子產品、汽車資訊娛樂裝置、網路及其他嵌入式與企業設備等各種提供優異整體功能的創新裝置,帶來前所未有的效能。

同時,ARM亦宣布多家夥伴廠商已選擇Cortex-A9處理器,其中包括NEC Electronics、NVIDIA、Samsung、STMicroelectronics及Texas Instruments等..。

新款Cortex-A9處理器相容於Cortex系列其他處理器,以及廣受歡迎的ARM MPCore技術,因此能承襲既有的作業系統/即時作業系統、中介軟體、應用軟體等豐富的社群資源,進而降低技術門檻以及採用新處理器的成本。

透過首度運用關鍵的微架構改良技術,Cortex-A9處理器能帶來高度彈性與省電的解決方案。利用一個動態調整長度的八階超純量,以及具有亂序執行預測能力的同步多工管線,其每個週期能執行四個指令,而元件時脈更超過1GHz,不僅能降低成本,更能解決現今主流八階處理器的效率問題。

ARM MPCore 技術

受到廣泛採納的ARM MPCore技術,不但增進了效能的可擴充性,更掌控了功耗,因此能在行動平台嚴苛的耗電要求下,達到超越現今高效能裝置的效能。目前全球已有超過十家廠商獲得ARM MPCore技術的授權,其中包括NEC Electronics、NVIDIA、Renesas Technology 與 Sarnoff等…,並且已在2005年開始生產矽元件,相關開發板已上市供應市場需求。

Cortex-A9 MPCore多核心處理器的開發目標,是藉由進一步最佳化與延伸這項技術,來將新一代MPCore技術拓展至各種新應用市場。此外,為簡化並擴大多核心解決方案的採用,Cortex-A9 MPCore處理器在系統層級上強化與加速器和DMA的連結,進一步提高了系統層級的效能並同時降低功耗。

至於Cortex-A9 單核心處理器的開發目標,則是簡化設計轉移的流程,並縮短多功能手機或其他低成本嵌入式裝置等高效能低成本應用的上市時程。Cortex-A9的每款處理器都支援ARM Advantage™標準單元與記憶體,以支援傳統與簡便的合成流程,並在符合前一代ARM11系列處理器的矽元件成本與耗電預算下,進一步提高省電效率。
 
市場分析機構IDC半導體市場研究部副總裁Mario Morales表示:「藉由推出ARM Cortex-A9微處理器,ARM持續透過其Cortex系列產品,提高行動與電池供電應用的效能標竿。新推出的處理器更加入了支援多核心的版本,因此我們預估其能在效能及功耗範圍上大幅延升,以滿足OEM廠商對於新一代裝置在規模與功能方面的需求。透過專注發展系統層級效能與降低功耗,ARM Cortex-A9處理器能支援多核心架構持續攀升的需求,而此類架構正能匯整各種服務與裝置。」 

ARM行銷業務執行副總裁Mike Inglis表示:「ARM技術持續在各種突破性產品發展中扮演關鍵核心的角色,以滿足包含智慧型手機、行動聯網電腦及消費性電子產品等各種應用領域中持續成長的消費者需求。就拿我們在2005年推出、極為成功的Cortex-A8處理器為例,該處理器已獲得許多夥伴廠商採用,並將於2007/8年陸續開發及推出各種創新的終端產品。2007年,ARM更進一步推出Cortex-A9處理器系列。該系列產品將進一步協助業者以高效率、低成本的單一處理器,或者高效能的多核心處理器進行開發,並在2009/10年左右推出更多創新的終端產品。這項新技術讓ARM的夥伴廠商,能在許多應用領域中維持領先優勢,其中也包括新興的行動運算產品市場。」

Cortex-A9 處理器的利益

Cortex-A9為首款能提供總計超過8,000 DMIPS效能的可合成ARM處理器,不僅能支援各種要求嚴苛的高效能消費性與企業應用,同時能在僅250mW 的行動平台功耗預算內,大幅超越現今手持式裝置的性能。採用台積電的65 nm原生製程,Cortex-A9提供2,000 DMIPS 的效能,同時核心邏輯成本佔用不到1.5 mm2面積的矽元件。Cortex-A9擁有範圍涵蓋2,000至8,000 DMIP的可擴充效能,是現今高階手機或視訊轉換器的4到16倍,能夠讓最終使用者即時瀏覽複雜的多媒體網頁,充份發揮Web 2.0應用的功能,進而享受如相片般逼真的繪圖與遊戲場景、快速開啟複雜的附檔或編輯媒體檔案。 

Cortex-A9 MPCore為首款結合Cortex應用類型架構與多重處理功能的ARM處理器,不僅能擴充效能,更帶來以下許多強化型多核心技術: 

-加速器連結埠(Accelerator Coherence Port, ACP):能提高系統效能並降低系統功耗
-先進匯流排介面單元:讓各種高頻寬裝置能達到低延遲的性能
-多核心TrustZone®技術:搭配中斷虛擬化功能,支援硬體安全防護與強化型半虛擬化解決方案
-廣義中斷控制器(Generalized Interrupt Controller, GIC):讓軟體能移植至其他平台,提供最佳化的多重核心通訊功能 

在以嵌入式微處理器效能量測指標聯盟(EEMBC)推出的多核心測試架構進行測試時,Cortex-A9 MPCore多核處理器便在各項指標中展現接近線性的效能擴充幅度,並提供較其他單核心處理器最多達四倍的額外處理效能。  

完整的系統解決方案

新推出的兩款ARM Cortex-A9 處理器都內含ARM特定應用架構延伸集,其中包括DSP與SIMD延伸集,以及Jazelle®、TrustZone、Intelligent Energy Manager(IEM™)等技術。此外,ARM還針對新處理器開發了各種支援技術,藉以縮短設計時間並加快產品上市時程。完整的系統解決方案包括: 

•浮點運算單元:Cortex-A9浮點運算單元(Floating-Point Unit, FPU)提供高效能的單倍與雙倍精準度浮點運算指令。
•媒體處理:Cortex-A9 NEON媒體處理引擎(Media Processor Engine, MPE)提供了Cortex-A9 FPU的效能與功能,再加上Cortex-A8處理器率先採用的ARM NEON先進SIMD指令集,能夠加速媒體與訊號處理的功能 
•實體層IP:提供各種標準單元元件庫與記憶體,搭配Cortex-A9處理器的各種低功耗與高效能元件。標準單元包括功耗管理套件,帶來各種動態與降低漏電技術,像是時脈控制閘、多重電壓島,以及功率閘控。記憶體編譯器亦提供許多先進的省電功能。

•架構IP:Cortex-A9處理器背後由一個完備的PrimeCell®架構IP元件所支援,其中包括動態記憶體控制器、靜態記憶體控制器、AMBA® 3 AXI可調式互連及一個最佳化的L2快取控制器,能配合Cortex-A9處理器的效能與流量,開發各種高頻率設計。 

•繪圖加速:ARM Mali™繪圖處理單元搭配Cortex-A9處理器的組合,使SoC夥伴廠商能夠開發各種高整合度系統系統層級解決方案,帶來最佳的尺吋、效能及系統頻寬等多項利益。

•系統設計:ARM RealView® SoC Designer工具提供快速架構最佳化及效能分析功能,讓業者在取得硬體之前,便能提早開發趨動程式,以及開發時序關鍵的程式碼。RealView System Generator工具提供超快建模功能,用來建置各種採用Cortex-A9處理器的虛擬平台。針對Cortex-A9處理器開發的週期程式開發人員檢視模式RealView工具,則預計於2008年第二季推出。 

•除錯:ARM CoreSight™晶片內建技術能加快完成複雜的除錯工作,縮短產品上市時程。Program Trace Macrocell技術支援各種程式執行流的追蹤功能,讓業者全盤掌握處理器的指令執行狀況,並建置相容於ARMv7架構的除錯介面,促進工具的標準化,並達到更高的除錯效能。Cortex-A9處理器專屬的CoreSight設計套件,將除錯與追蹤功能延伸至整個系統單晶片,包括多個ARM處理器、DSP,以及智慧型週邊元件。

•軟體開發:ARM RealView開發工具套件內含各種先進的程式碼產生工具,為Cortex-A9處理器帶來優異的效能,以及無與倫比的程式碼密度。這些工具亦針對NEON媒體與訊號處理延伸集提供向量化的編譯功能,讓研發業者不必再透過使用多個DSP的方式,降低產品與專案成本。Cortex-A9 MPCore多核心處理器除錯功能,包括先進的交叉觸發,均已得到RealView ICE與Trace產品的支援。Cortex-A9處理器也獲得各種硬體開發機板的支援,這些機板同時亦支援FPGA與軟體開發過程中的系統原型設計。

供應時程

ARM Cortex-A9單核心、ARM Cortex-A9 MPCore處理器,連同相關支援技術,現已開放授權。 

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