淺談ARMCortex系列處理器之區(qū)別

1、淺談ARM Cortex系列處理器之區(qū)別市面上ARM Cortex系列包括3個系列，包括ARM Cortex-A, ARM Cortex-R, ARM Cortex-M,Z這三種系列，并且每個系列又分多種子版本，每個子版本都有各自的特點。很好的為設(shè)計人員提供非常廣泛的具有可擴展性的性能選項，從而有機會在多種選項中選擇最適合自身應用的內(nèi)核，而非千篇一律的采用同一方案。其中，1， Cortex-A面向性能密集型系統(tǒng)的應用處理器內(nèi)核2，  Cortex-R面向?qū)崟r應用的高性能內(nèi)核3，  Cortex-M面向各類嵌入式應用的微控制器內(nèi)核 Cortex-A處理器為利用操作系統(tǒng)（例如L

2、inux或者Android ，IOS）的設(shè)備提供了一系列解決方案，這些設(shè)備被用于各類應用，從低成本手持設(shè)備到智能手機、平板電腦、機頂盒以及企業(yè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。早期的Cortex-A系列處理器（A5、A7、A8、A9、A12、A15和A17）基于 ARMv7-A架構(gòu)。每種內(nèi)核都共享相同的功能集，例如NEON媒體處理引擎、Trustzone安全擴展、單精度和雙精度浮點支持、以及對多種指令集 （ARM、Thumb-2、Thumb、Jazelle和DSP）的支持。與此同時，這些處理器也具有極高的設(shè)計靈活性，能夠提供所需的最佳性能和預期的功效。介紹過Cortex-A，下面介紹Cortex-R系列衍生產(chǎn)品中體

3、積最小的ARM處理器，這一點也最不為人所知。Cortex-R處理器針對高性能實時應用，例如硬盤控制器（或固態(tài)驅(qū)動控制器）、企業(yè)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和打印機、消費電子設(shè)備（例如藍光播放器和媒體播放器）、以及汽車應用（例如安全氣囊、制動系統(tǒng)和發(fā)動機管理）。Cortex-R系列在某些方面與高端微控制器（MCU）類似，但是，針對的是比通常使用標準MCU的系統(tǒng)還要大型的系統(tǒng)。例如，Cortex-R4就非常適合汽車應用。Cortex-R4主頻可以高達600MHz（具有2.45DMIPS/MHz），配有8級流水線，具有雙發(fā)送、預取和分支預測功能、以及低延遲中斷系統(tǒng)，可以中斷多周期操作而快速進入中斷服務程序。Cort

4、ex-R4還可以與另外一個Cortex-R4 構(gòu)成雙內(nèi)核配置，一同組成一個帶有失效檢測邏輯的冗余鎖步（lock-step）配置，從而非常適合要求安全系數(shù)的系統(tǒng)。最后，我們來討論Cortex-M系列，自首款Cortex-M處理器于2004年發(fā)布以來，此系列處理器Cortex-M4、Cortex-M3、Cortex-M1 FPGA 和 Cortex-M0 Cortex-M7等幾種相關(guān)處理器。特別設(shè)計針對競爭已經(jīng)非常激烈的MCU市場。Cortex-M系列基于ARMv7-M架構(gòu)（用于 Cortex-M3和Cortex-M4）構(gòu)建，而較低的Cortex-M0+基于ARMv6-M架構(gòu)構(gòu)建。當一些主流MCU

5、供應商選擇這系列內(nèi)核，并開始生產(chǎn)MCU器件后，Cortex-M處理器迅速受到市場青睞。可以肯定的說，Cortex-M之于32位 MCU就如同8051之于8位MCU受到眾多供應商支持的工業(yè)標準內(nèi)核，各家供應商采用該內(nèi)核加之自己特別的開發(fā)，在市場中提供差異化產(chǎn)品。例如，Cortex-M系列能夠?qū)崿F(xiàn)在FPGA中作為軟核來用，但更常見的用法是作為集成了存儲器、時鐘和外設(shè)的MCU。在該系列產(chǎn)品中，有些產(chǎn)品專注最佳能效、有些專注最高性能、而有些產(chǎn)品則專門應用于諸如智能電表這樣的細分市場其中，Cortex-M3和Cortex-M4是非常相似的內(nèi)核。二者都具有1.25DMIPS/MHz的性能，配有3級流水線、

6、多重32位總線接口、時鐘速率可高達200MHz，并配有非常高效的調(diào)試選項。最大的不同是，Cortex-M4的內(nèi)核性能針對的是DSP。Cortex-M3和Cortex- M4具有相同的架構(gòu)和指令集（Thumb-2）。然而，Cortex-M4增加了一系列特別針對處理DSP算法而優(yōu)化的飽和運算和SIMD指令。以每 0.5秒運行一次的512點FFT為例，如果分別在同類量產(chǎn)的Cortex-M3 MCU和Cortex-M4 MCU上運行，完成同樣的工作，Cortex-M3所需功耗約是Cortex-M4所需功耗的三倍。而對于成本特別敏感的應用或者正在從8位遷移到32位的應用而言，Cortex-M系列的最低端產(chǎn)品可能是最佳選擇。雖然Cortex-M0+的性能為0.95DMIPS/MHz，比Cortex-M3和Cortex-M4的性能稍稍低一些，但仍可與同系列其他高端產(chǎn)品兼容。綜上所述，Cortex處