ARM9

ARM9EJ
Архитектура и классификация
Микроархитектура	ARMv5TEJ
Набор инструкций	ARM (32-разрядная версия) , ; Большой палец (16 бит) , ; Джазель (8-бит)

ARM9E
Производительность
Макс. процессора Тактовая частота	от 100 МГц до 600 МГц
Архитектура и классификация
Микроархитектура	ARMv5TE
Набор инструкций	ARM (32-разрядная версия) , ; Большой палец (16 бит)

АРМ9Т
Общая информация
Разработано	АРМ Холдингс
Архитектура и классификация
Микроархитектура	ARMv4T
Набор инструкций	ARM (32-разрядная версия) , ; Большой палец (16 бит)

ARM9 — это группа 32-битных процессорных ядер RISC ARM , лицензированных ARM Holdings для использования в микроконтроллерах . ^[1] Семейство ядер ARM9 состоит из ARM9TDMI, ARM940T, ARM9E-S, ARM966E-S, ARM920T, ARM922T, ARM946E-S, ARM9EJ-S, ARM926EJ-S, ARM968E-S, ARM996HS. Ядра ARM9 были выпущены с 1998 по 2006 год и больше не рекомендуются для новых конструкций микросхем; рекомендуемые альтернативы включают ядра ARM Cortex-A , ARM Cortex-M и ARM Cortex-R . ^{[ нужна ссылка ]}

Обзор

С этим поколением дизайна ARM перешла от архитектуры фон Неймана (принстонская архитектура) к (модифицированной; то есть с разделенным кешем) гарвардской архитектуре с отдельными шинами инструкций и данных (и кешами), что значительно увеличило ее потенциальную скорость. ^[2] Большинство кремниевых чипов, объединяющих эти ядра, упаковывают их как микросхемы с модифицированной гарвардской архитектурой , объединяя две адресные шины по другую сторону разделенных кэшей ЦП и тесно связанной памяти.

Существует два подсемейства, реализующие разные версии архитектуры ARM.

Отличия от ядер ARM7

Ключевые улучшения по сравнению с ядрами ARM7 , достигнутые за счет увеличения количества транзисторов, включают: ^[3]

Снижение тепловыделения и снижение риска перегрева.
Улучшения тактовой частоты. Переход от трехступенчатого конвейера к пятиступенчатому позволяет увеличить тактовую частоту примерно вдвое при том же процессе производства кремния.
Улучшение подсчета циклов. Было измерено, что выполнение многих немодифицированных двоичных файлов ARM7 на ядрах ARM9 требует примерно на 30% меньше циклов. Ключевые улучшения включают в себя:
- Более быстрая загрузка и сохранение; многие инструкции теперь выполняются всего за один цикл. Этому способствует как модифицированная Гарвардская архитектура (уменьшающая конфликты по шине и кэшу), так и новые этапы конвейера.
- Выявление блокировок конвейера, позволяющее оптимизировать компилятор для уменьшения блокировок между этапами.

Кроме того, некоторые ядра ARM9 включают инструкции «Enhanced DSP», такие как умножение-накопление, для поддержки более эффективных реализаций алгоритмов цифровой обработки сигналов .

Переход от архитектуры фон Неймана повлек за собой использование неунифицированного кеша, чтобы выборка инструкций не удаляла данные (и наоборот). Ядра ARM9 имеют отдельные сигналы шины данных и адреса, которые разработчики микросхем используют по-разному. В большинстве случаев они подключают по крайней мере часть адресного пространства в стиле фон Неймана, используемого как для инструкций, так и для данных, обычно к межсоединению AHB, соединяющемуся с интерфейсом DRAM и интерфейсом внешней шины, используемым с флэш-памятью NOR . Такие гибриды уже не являются процессорами чистой гарвардской архитектуры.

ARM-лицензия

ARM Holdings не производит и не продает процессорные устройства на основе собственных разработок, а лицензирует архитектуру процессора заинтересованным сторонам. ARM предлагает различные условия лицензирования, различающиеся по стоимости и результатам. Всем лицензиатам ARM предоставляет интегрируемое аппаратное описание ядра ARM, а также полный набор инструментов для разработки программного обеспечения и право продавать готовые микросхемы, содержащие процессор ARM.

Настройка кремния

процессора ARM Производители интегрированных устройств (IDM) получают IP-адрес как синтезируемый RTL (записанный на Verilog ). В этой форме они имеют возможность выполнять оптимизацию и расширения на архитектурном уровне. Это позволяет производителю достигать целей индивидуального проектирования, таких как более высокая тактовая частота, очень низкое энергопотребление, расширение набора команд, оптимизация размера, поддержка отладки и т. д. Чтобы определить, какие компоненты были включены в конкретную микросхему ЦП ARM, обратитесь к паспорт производителя и сопутствующая документация.

Ядра

Год	Ядра ARM9
1998	ARM9TDMI
1998	АРМ940Т
1999	АРМ9Е-С
1999	ARM966E-S
2000	АРМ920Т
2000	ARM922T
2000	ARM946E-S
2001	ARM9EJ-S
2001	ARM926EJ-С
2004	ARM968E-S
2006	ARM996HS

Семейство многоядерных процессоров ARM MPCore поддерживает программное обеспечение, написанное с использованием парадигм асимметричного ( AMP ) или симметричного ( SMP ) многопроцессорного программирования . При разработке AMP каждый центральный процессор в MPCore можно рассматривать как независимый процессор и, как таковой, может следовать традиционным стратегиям разработки одного процессора. ^[4]

ARM9TDMI

ARM9TDMI является преемником популярного ядра ARM7TDMI и также основан на архитектуре ARMv4T . Ядра на его основе поддерживают как 32-битный набор инструкций ARM, так и 16-битный Thumb, и включают в себя:

ARM920T с 16 КБ кэша I/D и MMU
ARM922T с 8 КБ кэша I/D и MMU
ARM940T с кэшем и блоком защиты памяти (MPU)

ARM9E-S и ARM9EJ-S

ARM9E и его брат ARM9EJ реализуют базовый конвейер ARM9TDMI , но добавляют поддержку архитектуры ARMv5TE , которая включает в себя некоторые расширения набора команд в стиле DSP. Кроме того, ширина блока умножения была увеличена вдвое, что вдвое сократило время, необходимое для большинства операций умножения. Они поддерживают 32-битные, 16-битные, а иногда и 8-битные наборы команд.

ARM926EJ-S с технологией ARM Jazelle , которая обеспечивает прямое выполнение 8-битного байт-кода Java , и MMU. аппаратное
ARM946
ARM966
ARM968

Графические калькуляторы TI -Nspire CX (2011) и CX II (2019) используют процессор ARM926EJ-S с тактовой частотой 132 и 396 МГц соответственно. ^[5]

Чипсы

АРМ920Т

Атмел AT91RM9200 ^[6]
Процессор Cirrus Logic EP9315 ARM9, 200 МГц
НХП i.MX1
Samsung S3C2410, S3C2440, S3C2442, S3C2443

ARM922T Самсунг S3C2416XH-26

Микрель /Кендин KS8695
НХП LH7A4xx

АРМ925Т

Техасские инструменты OMAP 1510

ARM926EJ-С

АСКИД АСТ2400
Cypress Semiconductor EZ-USB FX3
Микрочиповая технология (ранее Atmel ) AT91SAM9260, ^[6] АТ91САМ9Г, ^[7] АТ91САМ9М, ^[8] АТ91SAM9N/CN, ^[9] АТ91САМ9Р/РЛ, ^[10] АТ91SAM9X, ^[11] AT91SAM9XE ^[12] (см. AT91SAM9 )
Nintendo Starlet ( сопроцессор Wii ) ^[13]
Нувотон NUC900
NXP (ранее Freescale Semiconductor ) серии i.MX2, ^[14] (см. I.MX ), LPC3100 и LPC3200 серии ^[15]
Самсунг S3C2412, S3C2416, S3C2450
СТМикроэлектроника Номадик
Texas Instruments OMAP 850, 750, 733, 730, 5912 (также 5948, версия для конкретного клиента, сделанная для Bosch), 1610
Texas Instruments Sitara AM1x, OMAP L137/L138, Davinci DA830/DA850/DM355/DM365
HP iLO 4 ^[16] контроллер управления основной платой
5В Технологии 5VT1310/1312/1314
СТМикроэлектроника СПЭАр300/600 ^[17]
ВИА WonderMedia 8505 и 8650

АРМ940Т

Conexant CX22490 STB SoC

ARM946E-S

Nintendo NTR-CPU ( ЦП Nintendo DS ), TWL-CPU ( ЦП Nintendo DSi ; такой же, как DS, но с тактовой частотой 133 МГц вместо 67 МГц) ^[18]
NXP Нексперия PNX5230

ARM966E-S

Логика БИС LSI53C1030
STMicroelectronics STR9 ^[19]

ARM968E-S

NXP Полупроводники LPC2900

Несвязанное ядро ARM9

Аника AK32xx
Атмел AT91CAP9
CSR Кватро 4300
Атлас центральности III
Диги NS9215, NS9210 ^[20]
HiSilicon Кирин K3V1
Infineon Technologies S-GOLDlite PMB 8875
LeapFrog LF-1000
NXP Semiconductors (ранее Freescale Semiconductor ) i.MX1x
MediaTek MT1000, MT6235-39, MT6268, MT6516
PRAGMATEC RABBITV3 (ARM920T rev 0 (v4l)) используется в Karotz )
Qualcomm MSM6xxx
Qualcomm Атерос AR6400
Texas Instruments TMS320DM365/TMS320DM368 ARM9EJ-S
Зилог снова! 32

Документация

Объем документации для всех чипов ARM устрашает, особенно для новичков. Документацию по микроконтроллерам прошлых десятилетий легко можно было бы объединить в одном документе, но по мере развития микросхем объем документации рос. Полную документацию особенно сложно понять для всех чипов ARM, поскольку она состоит из документов от производителя микросхемы и документов от поставщика ядра процессора ( ARM Holdings ).

Типичное дерево документации сверху вниз: общие маркетинговые слайды, техническое описание конкретного физического чипа, подробное справочное руководство, описывающее общие периферийные устройства и другие аспекты физических чипов одной серии, справочное руководство для конкретного базового процессора ARM внутри. чип, справочное руководство по архитектуре ядра ARM, включающее подробное описание всех наборов инструкций.

Дерево документации (сверху вниз)

Маркетинговые слайды производителя микросхем.
Таблицы данных производителя микросхемы.
Справочные руководства производителя микросхем.
Справочные руководства по ядру ARM.
Справочные руководства по архитектуре ARM.

У производителя микросхемы имеются дополнительные документы, в том числе: руководства пользователя оценочной платы, рекомендации по применению, руководство по началу работы с программным обеспечением для разработки, документы библиотеки программного обеспечения, сведения об ошибках и многое другое.

См. также

Ссылки

^ Веб-страница семейства ARM9; АРМ Холдингс.
^ Фербер, Стив (2000). Архитектура системы на кристалле ARM . п. 344 . ISBN 0201675196 .
^ «Производительность ядер ARM9TDMI и ARM9E-S по сравнению с ядром ARM7TDMI», выпуск 1.0 от 9 февраля 2000 г., ARM Ltd.
^ «Пример кода MPCore» . Архивировано из оригинала 11 апреля 2015 года.
^ «Разбор вторника: графический калькулятор — Новости» . www.allaboutcircuits.com . Проверено 12 июля 2021 г.
^ Jump up to: ^а ^б Решения Atmel Legacy на базе ARM; Атмел.
^ Микроконтроллеры SAM9G ARM9; Атмел.
^ Микроконтроллеры SAM9M ARM9; Микрочип.
^ Микроконтроллеры SAM9N/CN ARM9; Атмел.
^ Микроконтроллеры SAM9R/RL ARM9; Атмел.
^ Микроконтроллеры SAM9X ARM9; Атмел.
^ Микроконтроллеры SAM9XE ARM9; Атмел.
^ «Аппаратное обеспечение/Старлетка» . Виибрю . Архивировано из оригинала 16 мая 2020 года . Проверено 14 июня 2020 г.
^ Прикладные процессоры i.MX28; НХП.
^ «Серия LPC3100/200: микроконтроллеры на базе Arm9 | NXP» . www.nxp.com . Проверено 27 июля 2018 г.
^ «Криптографический модуль iLO 4, непатентованная политика безопасности FIPS 140-2» (PDF) . Хьюлетт Паккард Энтерпрайз. 10 февраля 2016 г.
^ «Микропроцессоры SPEAR ARM 926 – STMicroelectronics» .
^ GBATEK — Техническая информация GBA/NDS — Идентификационные коды ARM CP15; Мартин Корт
^ Микроконтроллеры STR9 ARM9; СТМикроэлектроника.
^ «Семейство 32-разрядных процессоров NET+ARM NS9210/NS9215» (PDF) . Диги Интернешнл .

Внешние ссылки

Официальные документы ARM9

Официальный сайт ARM9
Справочное руководство по архитектуре: ARMv4/5/6
Основные справочные руководства: ARM9E-S , ARM9EJ-S , ARM9TDMI , ARM920T , ARM922T , ARM926EJ-S , ARM940T , ARM946E-S , ARM966E-S , ARM968E-S.
Справочные руководства по сопроцессорам: VFP9-S (с плавающей запятой) , MOVE (MPEG4)

Краткие справочные карточки

Инструкции: Thumb ( 1 ), ARM и Thumb-2 ( 2 ), вектор с плавающей запятой ( 3 ).
Коды операций: Thumb ( 1 , 2 ), ARM ( 3 , 4 ), Директивы ассемблера GNU 5 .

[ARM9-Web-1] Веб-страница семейства ARM9; АРМ Холдингс.

[2] Фербер, Стив (2000). Архитектура системы на кристалле ARM . п. 344 . ISBN 0201675196 .

[3] «Производительность ядер ARM9TDMI и ARM9E-S по сравнению с ядром ARM7TDMI», выпуск 1.0 от 9 февраля 2000 г., ARM Ltd.

[4] «Пример кода MPCore» . Архивировано из оригинала 11 апреля 2015 года.

[5] «Разбор вторника: графический калькулятор — Новости» . www.allaboutcircuits.com . Проверено 12 июля 2021 г.

[Atmel-Legacy-Web-6] Jump up to: ^а ^б Решения Atmel Legacy на базе ARM; Атмел.

[7] Микроконтроллеры SAM9G ARM9; Атмел.

[8] Микроконтроллеры SAM9M ARM9; Микрочип.

[9] Микроконтроллеры SAM9N/CN ARM9; Атмел.

[10] Микроконтроллеры SAM9R/RL ARM9; Атмел.

[11] Микроконтроллеры SAM9X ARM9; Атмел.

[12] Микроконтроллеры SAM9XE ARM9; Атмел.

[13] «Аппаратное обеспечение/Старлетка» . Виибрю . Архивировано из оригинала 16 мая 2020 года . Проверено 14 июня 2020 г.

[14] Прикладные процессоры i.MX28; НХП.

[15] «Серия LPC3100/200: микроконтроллеры на базе Arm9 | NXP» . www.nxp.com . Проверено 27 июля 2018 г.

[16] «Криптографический модуль iLO 4, непатентованная политика безопасности FIPS 140-2» (PDF) . Хьюлетт Паккард Энтерпрайз. 10 февраля 2016 г.

[17] «Микропроцессоры SPEAR ARM 926 – STMicroelectronics» .

[18] GBATEK — Техническая информация GBA/NDS — Идентификационные коды ARM CP15; Мартин Корт

[19] Микроконтроллеры STR9 ARM9; СТМикроэлектроника.

[20] «Семейство 32-разрядных процессоров NET+ARM NS9210/NS9215» (PDF) . Диги Интернешнл .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]