ARM 프로세서를 선택하는 방법
개요
가장 넓은 범위의 마이크로프로세서 거의 모든 애플리케이션 시장을 위한 코어. 탐구하다 ARM. 거의 모든 애플리케이션 시장, 프로세서에 대한 성능, 전력 및 비용 요구 사항은 매우 중요합니다. 시스템 성능은 하드웨어에 크게 의존합니다. 이 기사는 ARM 프로세서에 대한 연구를 안내하고 의사 결정에 큰 도움이 될 것입니다.
ARM에 대한 간략한 소개
그림 1. ARM 프로세서 로드맵
2003년 이전에는 ARM7(ARMv4 Architecture), ARM9(ARMv5 Architecture), ARM11(ARMv6 Architecture)을 포함하는 고전적인 ARM 프로세서가 있었습니다. ARM7에는 MMU(메모리 관리 장치)가 없으며 Linux 및 WinCE와 같은 다중 사용자 다중 프로세스 시스템을 실행할 수 없습니다. MMU가 필요하지 않은 ucOS 및 ucLinux와 같은 시스템만 실행할 수 있습니다. ARM9 및 ARM11은 Linux를 실행할 수 있는 MMU가 있는 임베디드 CPU입니다.
2003년 이후 ARMv7 아키텍처에 관해서는 Cortex의 이름을 따서 명명되었으며 세 가지 시리즈로 나뉩니다. Cortex-A, Cortex-R 및 Cortex-M.
- 피질 -A — 성능 집약적 시스템을 위한 애플리케이션 프로세서 코어
- 피질-R – 실시간 애플리케이션을 위한 고성능 코어
- 피질-M – 광범위한 임베디드 애플리케이션을 위한 마이크로컨트롤러 코어
간단히 말해서, 피질 -A 시리즈는 높은 컴퓨팅 요구 사항, 풍부한 운영 체제를 실행하고 대화형 미디어 및 그래픽 경험을 제공하는 응용 프로그램에 적합합니다. 피질-R 신뢰성, 고가용성, 내결함성, 유지보수성 및 실시간 응답이 필요한 경우에 적합합니다. 피질-M 이 시리즈는 비용 및 전력에 민감한 MCU 및 최종 애플리케이션을 대상으로 합니다.
Cortex-A VS Cortex-R VS Cortex-M
피질 -A
Cortex-A 프로세서 범주는 Linux 및 Android 장치 전용입니다. 스마트워치와 태블릿에서 시작하여 네트워킹 장비에 이르기까지 모든 장치는 Cortex-A 프로세서에서 지원할 수 있습니다.
- Cortex-A 프로세서(A5, A7, A8, A9, A12, A15 및 A17)는 ARMv7-A 아키텍처를 기반으로 합니다.
- A 프로세서의 공통 기능 세트에는 미디어 처리 엔진(NEON), 보안 목적을 위한 도구(Trustzone) 및 지원되는 다양한 명령 세트(ARM, Thumb, DSP 등)가 포함됩니다.
- Cortex-A 프로세서의 주요 기능은 최고의 성능과 뛰어난 전력 효율성을 밀접하게 결합하여 사용자에게 최상의 서비스를 제공한다는 것입니다.
Cortex-A 프로세서의 주요 특징:
코어 텍스 A5: Cortex A5는 Cortex A 시리즈 중 가장 작고 전력이 적은 제품이지만 여전히 멀티코어 성능을 발휘할 수 있으며 A9 및 A15 프로세서와 호환됩니다.
코어 텍스 A7: A7의 소비전력은 A5와 거의 비슷하지만 A7이 제공하는 성능은 A20보다 5% 더 높을 뿐만 아니라 Cortex-A15 및 Cortex-A17과 완벽한 아키텍처 호환성을 제공합니다. Cortex-A7은 비용에 민감한 스마트폰 및 태블릿 구현에 이상적인 선택입니다.
콘트렉스-A15: Cortex-A15는 이 시리즈의 최고 성능 제품으로 A9보다 두 배의 성능을 제공합니다. A15는 고급 장치, 저전력 서버 및 무선 인프라에서 응용 프로그램을 찾습니다. 이것은 데이터 관리 및 가상 환경 솔루션을 위한 최초의 프로세서 지원입니다.
콘트렉스-A17: Cortex-A17은 A60보다 9% 더 높은 성능을 보여줍니다. 주요 목표는 프리미엄급 장치의 요구를 충족시키는 것입니다.
콘트렉스-A50: 최신 시리즈인 Contrex-A50은 ARMv8 아키텍처를 기반으로 하며 Arch64-bit 에너지 효율적인 시스템을 지원합니다. 64비트로 전환하는 분명한 이유는 Cortex-A4 및 Cortex-A15에서 이미 달성된 7GB 이상의 물리적 메모리 지원입니다.
피질-R
Cortex-R 프로세서는 하드 디스크 컨트롤러, 네트워킹 장비 미디어 플레이어 및 기타 유사한 장치와 같은 고성능 실시간 애플리케이션을 대상으로 하며, 또한 에어백, 제동 시스템 및 엔진 관리와 같은 자동차 산업을 크게 지원합니다.
피질-R4: Cortex-R4는 자동차 애플리케이션에 매우 적합합니다. 최대 600MHz까지 클럭할 수 있으며 이중 문제, 프리페치 및 저지연 인터럽트 시스템이 있는 8단계 파이프라인이 있어 안전이 중요한 시스템에 이상적입니다.
피질-R5: Cortex-R5는 R4에서 제공하는 기능을 확장하고 향상된 효율성, 안정성을 추가하고 오류 관리를 강화합니다. 듀얼 코어 구현을 통해 실시간 응답으로 매우 강력하고 유연한 시스템을 구축할 수 있습니다.
피질-R7: Cortex-R7은 성능을 크게 확장합니다. 11단계 파이프라인이 특징이며 비순차적 실행과 높은 수준의 분기 예측을 모두 가능하게 합니다. 잠금 단계, 대칭 및 비대칭 다중 처리를 위해 도구를 구현할 수 있습니다. 일반 인터럽트 컨트롤러는 언급해야 하는 또 다른 중요한 기능입니다.
피질-M
MCU 시장을 대상으로 특별히 설계된 Cortex-M. Cortex-M 시리즈는 ARMv7-M 아키텍처(Cortex-M3 및 Cortex-M4에 사용됨)를 기반으로 하고 더 작은 Cortex-M0+는 ARMv6-M 아키텍처를 기반으로 합니다. Cortex-M은 32이 8051비트용인 것과 같이 8비트용이 되었다고 해도 과언이 아닙니다. 많은 공급업체에서 제공하는 업계 표준 코어입니다. 예를 들어 Cortex-M 시리즈는 FPGA에서 소프트 코어로 구현될 수 있지만 메모리, 클록 및 주변 장치가 통합된 MCU로 구현되는 것이 훨씬 더 일반적입니다. 일부는 에너지 효율성에 최적화되어 있고 일부는 고성능에 최적화되어 있으며 일부는 스마트 미터링과 같은 특정 시장 부문에 맞춰져 있습니다.
특히 비용에 민감하거나 8비트에서 32비트로 마이그레이션하는 애플리케이션의 경우 Cortex-M 시리즈 중 가장 작은 제품이 최선의 선택일 수 있습니다.
피질-M0: Cortex-M0+는 Thumb-2 명령어 세트를 사용하며 2단계 파이프라인이 있습니다. 중요한 기능은 단일 사이클 GPIO용 버스와 마이크로 트레이스 버퍼입니다.
피질-M3&M4: Cortex-M3와 Cortex-M4는 매우 유사한 코어입니다. 각각은 3단계 파이프라인, 다중 32비트 버스, 최대 200MHz의 클록 속도 및 매우 효율적인 디버그 옵션을 제공합니다. 중요한 차이점은 DSP에 대한 Cortex-M4 코어의 기능입니다. Cortex-M3와 Cortex-M4는 동일한 아키텍처와 명령어 세트(Thumb-2)를 공유합니다. 응용 프로그램에 부동 소수점 수학이 필요한 경우 Cortex-M4에서보다 Cortex-M3에서 훨씬 더 빠르게 이 작업을 수행할 수 있습니다. 즉, Cortex-M4의 DSP 또는 FPU 기능을 사용하지 않는 애플리케이션의 경우 Cortex-M3에서 동일한 수준의 성능 및 전력 소비를 볼 수 있습니다. 즉, DSP 기능이 필요하면 Cortex-M4로 가십시오. 그렇지 않으면 Cortex-M3가 작업을 수행합니다.
결론
그림 2. 피질 개요
ARM 프로세서는 목적에 따라 다양한 기능을 제공합니다. 약간의 생각과 조사를 통해 응용 프로그램 요구 사항에 맞는 올바른 프로세서를 찾을 수 있습니다. 고급 태블릿용이든 초저가 무선 센서 노드용이든 상관없습니다.
Cortex 코어를 올바르게 선택하고 아이디어를 현실로 만드는 것은 도전입니다. 그러나 숙련된 전문가 팀은 모든 문제를 처리하고 복잡한 개념을 구현할 수 있습니다.
오리엔트디스플레이는 다년간 ARM 프로세서 관련 기술에 집중해 왔으며 ARM 아키텍처 제품의 개발 및 구현에 대한 풍부한 경험을 축적했습니다. 시장의 일반적인 요구 사항을 충족하는 개발 플랫폼 및 코어 보드를 지속적으로 출시하는 동시에 고객의 개별 프로젝트 요구 사항도 해결합니다. 맞춤형 서비스를 제공합니다.
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