基于ARM v7 Cortex A8的開發(fā)平臺

ARM公司從成立以來，一直以知識產權(IP，Intelligence Property)提供者的身份出售知識產權，在32位RISC CPU開發(fā)領域中不斷取得突破，其設計的微處理器結構已經從v3發(fā)展到現在的v7。ARMv7架構是在ARMv6架構的基礎上誕生的。該架構采用了Thumb-2技術，它是在ARM的Thumb代碼壓縮技術的基礎上發(fā)展起來的，并且保持了對現存ARM解決方案的完整的代碼兼容性。Thumb-2技術比純32位代碼少使用31%的內存，減小了系統(tǒng)開銷，同時能夠提供比已有的基于Thumb技術的解決方案高出38%的性能。ARMv7架構還采用丁NEON技術，將DSP和媒體處理能力提高了近4倍。并支持改良的浮點運算，滿足下一代3D圖形、游戲物理應用以及傳統(tǒng)嵌入式控制應用的需求。此外，ARMv7還支持改良的運行環(huán)境，以迎合不斷增加的JIT(Just In Time)和DAC(DynamicAdaptlve Compilation)技術的使用。

　　Cortex系列處理器是基于ARMv7架構的，分為Cortcx-M3、Cortex-R和Cortex-A三類。ARM Cortex-M3處理器是為存儲器和處理器的尺寸對產品成本影響極大的各種應用專門開發(fā)設計的;ARM Cortex-R系列處理器目前包括ARM Cortex-R4和ARM Cortex-R4F兩個型號，主要適用于實時系統(tǒng)的嵌入式處理器;而ARM Cortex-A8處理器是一款適用于復雜操作系統(tǒng)及用戶應用的應用處理器。

　　Cortex-A8是ARM公司有史以來性能最強勁的一款處理器，主頻為600MHz到1GHz，在65納米工藝下，其功耗低于300毫瓦，而性能卻高達2000MIPS。

　　其結構如圖：

　　Cortex-A8采用了復雜的流水線構架，針對強調功耗的應用，Cortex-A8采用了一個優(yōu)化的裝載/存儲流水線，順序執(zhí)行，同步執(zhí)行的超標量處理器內核，其擁有13級主流水線，10級NEON多媒體流水線，可以提供2 DMIPS/MHZ的性能;它有優(yōu)化的L1緩存，可以提高訪存儲問速度，并降低功耗;它有專用的L2緩存，在編譯的時候，可以把緩存當作標準的RAM進行處理，而緩存大小可以靈活配置，緩存的訪問延遲也可以編程控制;它有基于執(zhí)行記錄的動態(tài)跳轉預盼，這不僅提供高達95%準確性，而已也提供重放機制以有效降低預判錯誤帶來的性能損失;

　　在技術方面，使用了能夠帶來更高性能、功耗效率和代碼密度的Thumb?-2技術。它首次采用了強大的NEONTM信號處理擴展集，對H.264和MP3等媒體編解碼提供加速。Cortex-A8解決方案還包括Jazelle?-RCT Java加速技術，對實時(JIT)和動態(tài)調適編譯(DAC)提供最優(yōu)化，同時減少內存占用空間高達三倍。此外，新處理器還配置了用于安全交易和數字版權管理的TrustZone?技術和AMBA? 3 AXI?互連協議，而且實現低功耗管理的IEM功能。

　　不僅如此，針對Cortex-A8，ARM公司專門提供了新的函數庫(Artisan Advantage-CE)。新的庫函數可以有效的提高異常處理的速度并降低功耗。同時，新的庫函數還提供了高級內存泄漏控制機制。

　　在高性能的90納米和65納米工藝下，Cortex-A8處理器運行速度最高可達到1GHz，從而滿足高性能消費產品設計的需要，而這一切也使之成為實現下一代應用性能的最佳選擇。

　　二、TI OAMP35x處理器的特點

　　德州儀器(TI)日前宣布推出四款新型 OMAP 處理器，采用最新上市的ARM Cortex-A8 內核技術，在單一芯片中實現了手持式功率級中堪比筆記本電腦的高性能功能組合。最新 OMAP35x 處理器進一步豐富了 TI 業(yè)經驗證的領先無線手機技術，能夠幫助主流客戶滿足新市場領域的要求，如車載應用、消費類設備、嵌入式以及醫(yī)療設備等。這種集成的單芯片處理器將照片級真實感 (photo-realistic) 圖形效果與 TI 高級視頻 DSP 技術相結合，在市場上各種單芯片組合中提供了最佳的集成多內核處理功能。這些革命性突破的應用處理器必將有助于 OEM 廠商針對重新定義用戶界面、網頁瀏覽、工作效率以及多媒體體驗標準。

　　TI 的 OMAP35x? 處理器系列基于 ARM?Cortex?-A8 內核，由四款超標量應用處理器組成，提供了業(yè)界最佳的通用、多媒體和圖形處理單芯片組合。Cortex-A8 是一款超標量內核，提供了超出 ARM9 四倍的性能提升。TI OMAP35x處理器系列共包含 OMAP3503、OMAP3515、：OMAP3525 以及 OMAP3530四款不同的單芯片處理器，其發(fā)展路線和主要特性如下兩圖：

　　1 OMAP3503：面向嵌入式主板運算處理的應用處理器

　　OMAP3503 應用處理器包含一個 ARM Cortex-A8 內核，集成了豐富的外設集，Cortex-A8 內核的時鐘速度比 300MHz ARM9 提高了一倍，也因此實現了兩倍性能的提升。由于采用彈性架構，OMAP3503再度提升兩倍性能，能在單一處理器內支持指令級并行技術，從而在時鐘速率不變的情況下加快了 CPU 吞吐量。Cortex-A8 的性能翻了兩番，達到 1200 Dhrystone MIPS，從而能夠運行 Windows Embedded CE 與 Linux 等全功能操作系統(tǒng)。它不僅能夠幫助用戶更快存取數據庫、數據手冊、電子表格、演示文件、電子郵件以及音視頻附件，還可提高 網頁瀏覽與視頻會議等應用程序的運行速度。該處理器還支持更快的啟動時間與Java 應用，非常適合嵌入式處理器電路板。

　　2 OMAP3515：面向游戲或便攜式導航系統(tǒng)的應用

　　OMAP3515 應用處理器擁有與 OMAP3503 同樣豐富的外設集和 ARM 內核，同時還附帶有首次廣泛提供的集成 OpenGL ES 2.0 圖形引擎?；?Imagination Technologies PowerVR SGX 圖形加速器的 OMAP3515 可在手持設備上展現擁有 PC 游戲質量的圖形，每秒可提供的多邊形高達 1 千萬個，能實現照片級真實感的圖形效果，從而大幅增強了智能設備的用戶界面。OMAP3515 是嵌入式游戲或簡單便攜式導航系統(tǒng)的理想處理器。

　　3 OMAP3525：面向嵌入式應用的多媒體處理功能

　　OMAP3525 應用處理器擁有與 OMAP3503 同樣豐富的外設集和 ARM 內核，同時還附加集成達芬奇技術，用于音頻、視頻和成像，更能滿足高清視頻、影像、音頻以及多媒體加速功能的需求。OMAP3525 是市場上首款能夠在 500mW 以下提供高清解碼的應用處理器。集成的達芬奇技術是硬件啟用的視頻和成像處理技術，加上專門的視頻中心外設，能使 OMAP3525 以 720p、30fps 實現 MPEG-4 SP 高清視頻解碼。OMAP3525 是多媒體和視頻應用的理想選擇，將為用戶帶來新的性能標準，因此非常適合使用于便攜式媒體播放器。。

　　4 OMAP3530：面向多媒體智能設備的單芯片解決方案

　　OMAP3530 應用處理器是一個擴展集器件，它將 OMAP3503、3515 和 3525 的所有特性合并于單一的芯片上。OMAP3530在單芯片上集成了 ARM、DSP、圖形引擎、達芬奇技術以及豐富的外設集，因此能夠滿足高性能需求、低功耗工作與娛樂性應用。作為理想適用于因特網設備與便攜式病人監(jiān)護設備等各種潛在應用的處理器，OMAP3530 在針對電源而優(yōu)化的設計中提供了高集成度特性，因而能夠以更輕薄時尚的外形帶來各種新型誘人應用。另外，全新用戶接口與圖形功能還有助于更方便地集成至現有的商業(yè)或消費類產品設計中。因此借助 OMAP3530，OEM 將能夠向用戶交付高性能、低功耗的娛樂應用。

　　為了提高該性能等級的產品對嵌入式應用的吸引力，OMAP35x 處理器還支持在電量極為有限的環(huán)境下運行有關應用。為了實現這種功耗等級，OMAP35x 處理器集成了三種技術。首先，處理器架構采用多內核設計，這樣每個內核都能專注處理各自負責的任務，從而實現效率最大化。其次，該處理器采用 65 納米低功耗工藝制造而成。最后，該產品采用 TI 的 SmartReflex技術，能根據設備工作情況、工作模式、工藝技術以及溫度變化等因素動態(tài)控制電壓、頻率與功耗。

　　這些處理器提供了多種組件結合的不同解決方案，其中包括 Cortex-A8 內核、豐富的多媒體外設、符合 OpenGL ES 2.0 標準的圖形引擎、視頻加速器以及TMS320C64x+ DSP 內核。專為以視頻為中心的客戶設計的達芬奇軟件技術，更可運用在最高視頻性能的OMAP3525 與 OMAP3530中。由超過400多家公司組成的TI Developer Network也能提供從操作系統(tǒng)實施到應用用戶接口的豐富專業(yè)技術，以支持最新OMAP35x 處理器的開發(fā)工作。上述應用處理器還支持12MP相片捕獲功能，且引腳對引腳兼容，因此能夠幫助 OEM 廠商在單一平臺的基礎上方便高效地創(chuàng)建完整產品系列?；谇按?ARM器件及 C64x+ DSP 開發(fā)的軟件也能與 OMAP35x 處理器的內核相兼容。