如何选择ARM处理器
介绍
范围最广 微处理器 几乎所有应用市场的核心。 探索 ARM. 对于几乎所有应用市场的性能、功率和成本要求，处理器都至关重要。 系统性能在很大程度上取决于其硬件； 本文将引导您完成对 ARM 处理器的研究，并对您的决策有很大帮助。
ARM 简介
图 1. ARM 处理器路线图
2003年之前，经典的ARM处理器有ARM7(ARMv4 Architecture)、ARM9(ARMv5 Architecture)、ARM11(ARMv6 Architecture)。 ARM7没有MMU（内存管理单元），不能运行Linux、WinCE等多用户多进程系统。 只能运行不需要MMU的系统如ucOS和ucLinux。 ARM9和ARM11是带有MMU的嵌入式CPU，可以运行Linux。
2003年以后，说到ARMv7架构，以Cortex命名，分为三个系列： Cortex-A、Cortex-R 和 Cortex-M。
- 皮质A — 用于性能密集型系统的应用处理器内核
- 皮质 – 用于实时应用的高性能内核
- 皮质M – 适用于各种嵌入式应用的微控制器内核
简单地说， 皮质A 系列适用于对计算要求高、运行丰富的操作系统、提供交互式媒体和图形体验的应用程序。 皮质 适用于需要可靠性、高可用性、容错性、可维护性和实时响应的应用。 皮质M 系列针对成本和功耗敏感的 MCU 和终端应用。
Cortex-A VS Cortex-R VS Cortex-M
皮质A
Cortex-A 类处理器专用于 Linux 和 Android 设备。 Cortex-A 处理器可以支持任何设备——从智能手表和平板电脑到网络设备。
- Cortex-A 处理器（A5、A7、A8、A9、A12、A15 和 A17）基于 ARMv7-A 架构
- A 处理器的一组通用功能包括媒体处理引擎 (NEON)、用于安全目的的工具 (Trustzone) 以及各种支持的指令集（ARM、Thumb、DSP 等）。
- Cortex-A 处理器的主要特点是顶级性能和出色的电源效率紧密捆绑在一起，为用户提供尽可能最好的服务
Cortex-A处理器的主要特点：
Cortex-A5的：Cortex A5 是 Cortex A 系列中体积最小、功耗最低的成员，但仍能展现多核性能，兼容 A9 和 A15 处理器。
Cortex-A7的：A7的功耗和A5差不多，但A7提供的性能比A20高5%，并且与Cortex-A15和Cortex-A17的架构完全兼容。 Cortex-A7 是成本敏感型智能手机和平板电脑实施的理想选择。
Contrex-A15： Cortex-A15 是该系列中性能最高的成员，性能是 A9 的两倍。 A15 可应用于高端设备、低功耗服务器和无线基础设施。 这是第一个支持数据管理和虚拟环境解决方案的处理器。
Contrex-A17： Cortex-A17 的性能比 A60 高 9%。 主要目标是满足高端设备的需求。
Contrex-A50：Contrex-A50 是最新系列，基于 ARMv8 架构构建，并支持 Arch64 位节能系统。 转向 64 位的一个明显原因是支持超过 4GB 的物理内存，这在 Cortex-A15 和 Cortex-A7 上已经实现。
皮质
Cortex-R 处理器面向高性能实时应用，如硬盘控制器、网络设备媒体播放器和其他类似设备，此外，它还对汽车行业如安全气囊、制动系统和发动机管理等提供了极大的支持。
皮质-R4： Cortex-R4 非常适合汽车应用。 它的时钟频率最高可达 600 MHz，具有带双发出、预取和低延迟中断系统的 8 级流水线，使其成为安全关键系统的理想选择。
皮质-R5： Cortex-R5 扩展了 R4 提供的功能，增加了效率、可靠性和错误管理。 双核实现可以构建非常强大、灵活的实时响应系统。
皮质-R7： Cortex-R7 显着扩展了性能。 它们具有 11 级流水线，支持无序执行和高级分支预测。 可以为锁步、对称和非对称多处理实现工具。 通用中断控制器是另一个值得一提的重要特性。
皮质M
Cortex-M 专门针对 MCU 市场而设计。 Cortex-M 系列建立在 ARMv7-M 架构上（用于 Cortex-M3 和 Cortex-M4），较小的 Cortex-M0+ 建立在 ARMv6-M 架构上。 可以肯定地说，Cortex-M 已成为 32 位世界的 8051 之于 8 位——许多供应商提供的行业标准内核。 例如，Cortex-M 系列可以作为 FPGA 中的软核实现，但更常见的是将它们实现为具有集成存储器、时钟和外设的 MCU。 有些针对能源效率进行了优化，有些针对高性能，有些针对特定细分市场（例如智能计量）量身定制
对于对成本特别敏感或从 8 位迁移到 32 位的应用程序，Cortex-M 系列中最小的成员可能是最佳选择。
皮质-M0： Cortex-M0+ 使用 Thumb-2 指令集并具有 2 级流水线。 重要的特性是单周期 GPIO 总线和微跟踪缓冲器。
皮质-M3&M4： Cortex-M3 和 Cortex-M4 是非常相似的内核。 每个都提供一个 3 级流水线、多个 32 位总线、高达 200 MHz 的时钟速度和非常有效的调试选项。 显着的区别在于 Cortex-M4 内核的 DSP 功能。 Cortex-M3 和 Cortex-M4 共享相同的架构和指令集 (Thumb-2)。 如果您的应用程序需要浮点数学运算，那么在 Cortex-M4 上完成此操作的速度将比在 Cortex-M3 上快得多。 也就是说，对于不使用 Cortex-M4 的 DSP 或 FPU 功能的应用程序，您将在 Cortex-M3 上看到相同级别的性能和功耗。 换句话说，如果您需要 DSP 功能，请使用 Cortex-M4。 否则，Cortex-M3 将完成这项工作。
结论
图 2. 皮质概览
ARM 处理器为不同的目的提供了多种功能。 通过一点思考和调查，您将能够找到适合您的应用程序需求的正确处理器。 无论是用于高端平板电脑还是超低成本无线传感器节点。
正确选择 Cortex 内核并将想法变为现实是一项挑战。 但是经验丰富的专业团队可以处理所有问题并实施任何复杂的概念。
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