日前嵌入式處理器龍頭ARM正式發表新一代低耗電高效能處理器核心Cortex™-A9處理器,彰顯SoC多核心設計已是大勢所趨,並且勾勒出CMC連網行動運算市場的發展潛力。
ARM(安謀國際)此次發表的 Cortex-A9 MPCore多核心處理器與ARM Cortex-A9單核處理器,為首款完全可合成的單核心與多核心處理器,具有最高超過8,000 DMIPS的匯整效能以及行動裝置級的省電效率,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。包括NEC、NVIDIA、Samsung、ST及TI等大廠都已率先選用Cortex-A9處理器。
ARM台灣分公司總經理呂鴻祥表示,在智慧型手機與筆記型電腦中間地帶即是CMC(Connected Mobile Computing)連網行動運算裝置的發展空間,該塊市場產品的特性具有常通性(always on)、電池使用壽命以數日計、低成本、由多家供應商提供的系統單晶片(SoC) 、產品具多樣性與創新性、市場規模達1.5億美元,其CAGR更高達40%。相形之下,包括NB或者是UMPC市場規模不過1.2MUSD,CAGR僅5%,在電池使用壽命以小時計,成本高,公板平台限制,供應商有限等條件下,市場區隔明顯與CMC不同。而且,即使未來市場有純粹的上網裝置(MID;Mobile Internet Device) ,其產業供應鏈若同於前述的限制條件,將很難追趕上ARM十多年來無形累積的龐大生態鏈。ARM預計到2010年時,ARM-based終端產品的出貨量將超過PC的出貨量。而為了實現這個目標,ARM與合作夥伴群正加緊投入對Linux作業系統環境的支援。
此次新推出的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,而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。
特點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。 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。