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ARMv7-A/R/M系列 --- 簡介

1. 簡介

在ARM11之後的處理器家族,改採Cortex命名,並針對高、中、低階分別劃分為A、R、M三大處理器。

像是高階手機用的Coretex-A系列,或者是微控制器所使用的Coretex-M系列,

需要較高效能、或是實時處理的系統則改用Coretex-R系列。

除了Cortex-M0、Cortex-M1為ARMv6-M,馮?紐曼架構之外,其他Cortex的處理器架構更新到ARMv7,一樣由高至低分成ARMv7-A、

ARMv7-R、ARMv7-M三種,其中ARMv7-M不支援最原始的ARM指令集,僅支援16bit的Thumb指令集,卻加入NVIC(Nested Vectored

Interrupt Controller),提供更快的中斷處理、還有負責CPU在深層睡眠時的中斷處理WIC(Wake-up Interrupt Controller)。

Cortex-A(ARMv7-A)和Coretex-R(ARMv7-R)2種架構基本上是相同的,都支援更新的進階型SIMD處理,稱為NEON,ARM宣稱效

能至少是上一代處理器架構ARMv6的2倍。NVIDIA的Tegra 2處理器較為特殊,雖是採用Cortex-A的CPU,但沒有包含NEON,反而使用自

家的技術,內建專門的音訊處理器和視訊處理器。

Cortex-A和 Coretex-R最大的差異在於記憶體管理單元部分:

Cortex-A使用MMU(memorymanagement unit)

Cortex-R使用MPU(memoryprotection unit)

前者的記憶體管理單元提供虛擬記憶體的支援,後者只能運作在記憶體保護模式。

2. Cortex-A

ARM Cortex?-A 系列的應用型處理器可向託管豐富的作業系統平臺的裝置和使用者應用提供全方位的解決方案,包括超低成本的手機、智慧手機、移動計算平臺、數字電視、機頂盒、企業網路、印表機和伺服器解決方案。高效能的 Cortex-A15、可伸縮的 Cortex-A9、經過市場驗證的 Cortex-A8 處理器和高效的 Cortex-A5 處理器均共享同一體系結構,因此具有完整的應用相容性,支援傳統的 ARM、Thumb? 指令集和新增的高效能緊湊型 Thumb-2 指令集。

3. Cortex-R

ARM Cortex?-R實時處理器為具有嚴格的實時響應限制的深層嵌入式系統提供高效能運算解決方案。目標應用包括:

·        智慧手機和基帶調變解調器中的移動手機處理。

·        企業系統,如硬碟驅動器、聯網和列印。

·        家庭消費性電子產品、機頂盒、數字電視、媒體播放器和相機。

·        用於醫療行業、工業和汽車行業的可靠系統的嵌入式微控制器。

在這些應用中,採用的是對處理響應設定硬截止時間的系統,如果要避免資料丟失或機械損傷,則必須符合所設定的這些硬截止時間。因此 Cortex-R 處理器是專為高效能、可靠性和容錯能力而設計的,其行為具有高確定性,同時保持很高的能效和成本效益。

Cortex-R 實時系列處理器使用實時作業系統提供在硬實時限制下執行的高效能和深層嵌入式應用的必要功能。此功能集將 Cortex-R 與 Cortex-M 和 Cortex-A 系列處理器區別開來。顯而易見,Cortex-R 提供的效能比 Cortex-M 系列提供的效能高得多,而 Cortex-A 專用於具有複雜軟體作業系統(使用虛擬記憶體管理)的面向使用者的應用。

4. Cortex-M

ARM Cortex?-M 處理器系列是一系列可向上相容的高能效、易於使用的處理器,這些處理器旨在幫助開發人員滿足將來的嵌入式應用的需要。這些需要包括以更低的成本提供更多功能、不斷增加連線、改善程式碼重用和提高能效。

Cortex-M系列針對成本和功耗敏感的 MCU 和終端應用(如智慧測量、人機介面裝置、汽車和工業控制系統、大型家用電器、消費性產品和醫療器械)的混合訊號裝置進行過優化。

比較 Cortex-M 處理器

Cortex-M 系列是必須考慮不同的成本、能耗和效能的各類可相容、易於使用的嵌入式裝置(如微控制器 (MCU))的理想解決方案。每個處理器都針對十分廣泛的嵌入式應用範圍提供最佳權衡取捨。

ARM Cortex-M0ARMCortex-M3ARM Cortex-M4

“8/16 位”應用

“16/32 位”應用

“32 位/DSC”應用

低成本和簡單性

效能效率

有效的數字訊號控制

Cortex-M 系列處理器都是二進位制向上相容的,這使得軟體重用以及從一個 Cortex-M 處理器無縫發展到另一個成為可能。

http://t17.techbang.com/topics/16639-fully-understand-arm-processors-cisc-and-risc-are-what-history-structure-a-see-through