Comment sélectionner les processeurs ARM
Introduction
La plus large gamme de microprocesseur noyaux pour presque tous les marchés d'applications. Explorer BRAS. Exigences de performances, de puissance et de coût pour presque tous les marchés d'applications, les processeurs sont cruciaux. Les performances du système dépendent fortement de son matériel ; cet article vous guidera à travers une étude du processeur ARM et sera d'une grande aide dans votre prise de décision.
Une brève introduction à ARM
Figure 1. Feuille de route des processeurs ARM
Avant 2003, il existe des processeurs ARM classiques, notamment ARM7 (architecture ARMv4), ARM9 (architecture ARMv5), ARM11 (architecture ARMv6). ARM7 n'a pas de MMU (unité de gestion de mémoire), ne peut pas exécuter un système multi-processus multi-utilisateurs tel que Linux et WinCE. Seuls peuvent exécuter des systèmes tels que ucOS et ucLinux qui n'ont pas besoin de MMU. ARM9 et ARM11 sont des processeurs intégrés avec MMU, qui peuvent exécuter Linux.
Après 2003, en ce qui concerne l'architecture ARMv7, elle a été nommée d'après Cortex et divisée en trois séries : Cortex-A, Cortex-R et Cortex-M.
- Cortex-A — cœurs de processeur d'application pour les systèmes à hautes performances
- Cortex-R – des cœurs hautes performances pour les applications temps réel
- Cortex-M – cœurs de microcontrôleurs pour une large gamme d'applications embarquées
En termes simples, Cortex-A sont adaptées aux applications qui ont des exigences informatiques élevées, exécutent des systèmes d'exploitation riches et offrent une expérience multimédia et graphique interactive. Cortex-R sont adaptés à ceux qui nécessitent fiabilité, haute disponibilité, tolérance aux pannes, maintenabilité et réponse en temps réel. Cortex-M Les séries sont destinées aux MCU et aux applications finales sensibles au coût et à l'alimentation.
Cortex-A contre Cortex-R contre Cortex-M
Cortex-A
La catégorie de processeurs Cortex-A est dédiée aux appareils Linux et Android. Tous les appareils - à partir des montres intelligentes et des tablettes et en continuant avec les équipements de réseau - peuvent être pris en charge par les processeurs Cortex-A.
- Les processeurs Cortex-A (A5, A7, A8, A9, A12, A15 et A17) sont basés sur l'architecture ARMv7-A
- L'ensemble de fonctionnalités communes pour les processeurs A comprend un moteur de traitement multimédia (NEON), un outil à des fins de sécurité (Trustzone) et divers jeux d'instructions pris en charge (ARM, Thumb, DSP, etc.)
- Les principales caractéristiques des processeurs Cortex-A sont des performances optimales et une efficacité énergétique brillante étroitement regroupées pour fournir aux utilisateurs le meilleur service possible
Les principales caractéristiques du processeur Cortex-A :
Cortex-A5: Le Cortex A5 est le membre le plus petit et le moins puissant de la série Cortex A, mais il peut toujours démontrer des performances multicœurs, il est compatible avec les processeurs A9 et A15.
Cortex-A7: La consommation électrique de l'A7 est presque la même que celle de l'A5, mais les performances fournies par l'A7 sont 20% supérieures à celles de l'A5 ainsi qu'une compatibilité architecturale totale avec Cortex-A15 et Cortex-A17. Le Cortex-A7 est un choix idéal pour les implémentations de smartphones et de tablettes sensibles aux coûts.
Contrex-A15 : Le Cortex-A15 est le membre le plus performant de cette série, offrant deux fois plus de performances que l'A9. A15 trouve son application dans les appareils haut de gamme, les serveurs basse consommation et les infrastructures sans fil. Il s'agit du premier processeur pris en charge pour les solutions de gestion des données et d'environnement virtuel.
Contrex-A17 : Le Cortex-A17 affiche des performances 60 % supérieures à celles de l'A9. L'objectif principal est de satisfaire les besoins des appareils haut de gamme.
Contrex-A50: Contrex-A50, la dernière série, sont construits sur l'architecture ARMv8 et prennent en charge Arch64-bit, un système économe en énergie. Une raison évidente du passage au 64 bits est la prise en charge de plus de 4 Go de mémoire physique, ce qui est déjà réalisé sur Cortex-A15 et Cortex-A7.
Cortex-R
Les processeurs Cortex-R ciblent les applications en temps réel hautes performances telles que les contrôleurs de disque dur, les lecteurs multimédias d'équipement de réseau et d'autres appareils similaires.
Cortex-R4 : Cortex-R4 est bien adapté aux applications automobiles. Il peut être cadencé jusqu'à 600 MHz, possède un pipeline à 8 étages avec double problème, prélecture et un système d'interruption à faible latence, ce qui le rend idéal pour les systèmes critiques pour la sécurité.
Cortex-R5 : Cortex-R5 étend les fonctionnalités offertes par R4 et ajoute une efficacité et une fiabilité accrues et améliore la gestion des erreurs. L'implémentation dual-core permet de construire des systèmes très puissants et flexibles avec des réponses en temps réel.
Cortex-R7 : Le Cortex-R7 étend considérablement les performances. Ils disposent d'un pipeline à 11 étapes et permettent à la fois une exécution dans le désordre et une prédiction de branche de haut niveau. Des outils peuvent être implémentés pour le multitraitement à pas de verrouillage, symétrique et asymétrique. Le contrôleur d'interruption générique est une autre caractéristique importante qui doit être mentionnée.
Cortex-M
Cortex-M conçu spécifiquement pour cibler le marché des MCU. La série Cortex-M est construite sur l'architecture ARMv7-M (utilisée pour Cortex-M3 et Cortex-M4), et la plus petite Cortex-M0+ est construite sur l'architecture ARMv6-M. Il est sûr de dire que le Cortex-M est devenu pour le monde 32 bits ce que le 8051 est pour le 8 bits – un cœur standard fourni par de nombreux fournisseurs. La série Cortex-M peut être implémentée en tant que noyau souple dans un FPGA, par exemple, mais il est beaucoup plus courant de les trouver implémentées en tant que MCU avec des mémoires, des horloges et des périphériques intégrés. Certains sont optimisés pour l'efficacité énergétique, certains pour des performances élevées et certains sont adaptés à un segment de marché spécifique tel que les compteurs intelligents
Pour les applications particulièrement sensibles aux coûts ou qui migrent de 8 bits à 32 bits, le plus petit membre de la série Cortex-M peut être le meilleur choix.
Cortex-M0 : Le Cortex-M0+ utilise le jeu d'instructions Thumb-2 et possède un pipeline en 2 étapes. Les caractéristiques importantes sont le bus pour GPIO à cycle unique et le tampon de micro-trace.
Cortex-M3 et M4 : Le Cortex-M3 et le Cortex-M4 sont des noyaux très similaires. Chacun offre un pipeline à 3 étages, plusieurs bus 32 bits, des vitesses d'horloge jusqu'à 200 MHz et des options de débogage très efficaces. La différence significative est la capacité du noyau Cortex-M4 pour le DSP. Le Cortex-M3 et le Cortex-M4 partagent la même architecture et le même jeu d'instructions (Thumb-2). Si votre application nécessite des calculs en virgule flottante, vous le ferez beaucoup plus rapidement sur un Cortex-M4 que sur un Cortex-M3. Cela dit, pour une application qui n'utilise pas les capacités DSP ou FPU du Cortex-M4, vous verrez le même niveau de performances et de consommation d'énergie sur un Cortex-M3. En d'autres termes, si vous avez besoin de fonctionnalités DSP, optez pour un Cortex-M4. Sinon, le Cortex-M3 fera le travail.
Conclusion
Figure 2. Aperçu du cortex
Les processeurs ARM offrent une variété de capacités à des fins différentes. Avec un peu de réflexion et d'investigation, vous serez en mesure de trouver le bon processeur qui convient aux besoins de votre application. que ce soit pour une tablette haut de gamme ou un nœud de capteur sans fil ultra-faible coût.
C'est un défi de faire le bon choix de noyau Cortex et de transformer l'idée en réalité. Mais une équipe de professionnels expérimentés peut prendre en charge tous les problèmes et mettre en œuvre des concepts de toute complexité.
Orient Display se concentre sur les technologies liées aux processeurs ARM depuis de nombreuses années et a accumulé une riche expérience dans le développement et la mise en œuvre de produits d'architecture ARM. Tout en lançant en permanence des plates-formes de développement et un core board qui répondent aux besoins généraux du marché, il répond également aux besoins de projets individuels des clients. Fournir des services personnalisés.
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