[Home] [Next: Подготовка к работе >]

ARM: Введение

ARM: архитектуры и процессоры

Архитектура ARM существенно эволюционировала с момента своего появления и продолжает развиваться. Сейчас определено 8 основных версий архитектуры, которые пронумерованы, начиная с 1. Из них первые 3 считаются полностью устаревшими. Процессоры, принадлежащие к семействам процессоров ARM7, ARM9, ARM11 (с архитектурой версий 4-6), отнесены компанией ARM к "классическим", и хотя ещё применяются, они не рекомендуются для использования в новых разработках. Современные процессоры ARM имеют архитектуру версий 7 и 8 (ARMv7, ARMv6-M - подмножество ARMv7-M; ARMv8) и принадлежат к семействам процессоров Cortex: Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M.

Среди многообразия процессоров с архитектурой ARM, есть как очень высокопроизводительные устройства (например, применяемые в планшетных компьютерах), так и устройства, для которых главное – малое энергопотребление и низкая цена (для использования в качестве микроконтроллеров).



Для того, чтобы процессоры ARM максимально отвечали нуждам и ожиданиям потребителей, компания ARM, начиная с архитектуры версии ARMv7, вводит понятие профиля архитектуры. То есть, в рамках одной версии определяются несколько вариантов архитектуры (профилей).

На данный момент определены следующие профили:

Хотя формально профили введены, начиная с 7-й версии архитектуры ARM, фактически они существовали и ранее, так как ранее существовали процессоры с VMSA, которые могут быть соотнесены с профилем A и процессоры с PMSA, которые соответствуют профилю R.

Современные на данный момент процессоры ARM принадлежат к семействам Cortex-A, Cortex-R, Cortex-M и имеют соответственно профили архитектуры A, R, M (архитектуры версий 7, 8).

ARM: микроконтроллеры

Как известно, компания ARM занимается только разработкой и сама процессоры не производит. Производством занимаются другие компании, которые по лицензии используют разработки ARM. Объединяя ARM-ядро c RAM, ROM/PROM (Flash), периферийными устройствами, они создают свой процессор (микроконтроллер). Производитель определяет не только периферию, но имеет возможность конфигурировать само ядро, например выбрать количество поддерживаемых внешних прерываний, количество уровней приоритета прерываний, состав включаемых модулей, определяемых архитектурой как опциональные и др.

Все современные процессоры ARM являются 32-битными, а в 8-й версии архитектуры появляется также поддержка 64-битного набора инструкций.

Если говорить о профиле микроконтроллеров M, то к нему относятся процессоры, которые могут использоваться как ядро микроконтроллера:

В этой линейке:

Cortex-M0 - процессор с наименьшей производительностью из линейки Cortex-M, что правда, не мешает ему обгонять 16-битные устройства, не говоря уже о 8-битных. Имеет низкую потребляемую мощность и является основой для наиболее дешёвых микроконтроллеров.

Cortex-M0+ является совместимым по набору инструкций с процессором Cortex-M0, при этом у него ещё ниже потребление электроэнергии и выше производительность. Самый энергоэффективный процессор. Лучше других подходит для устройств с батарейным питанием.

Cortex-M3 находит весьма широкое применение для высокопроизводительных, недорогих платформ; может использоваться в некоторых случаях в системах реального времени.

Cortex-M4 по сравнению с Cortex-M3 имеет расширения для DSP (цифровой обработки сигналов), FPU одинарной точности (опционально), усовершенствованный конвейер.

Cortex-M7 - последний, наиболее высокопроизводительный процессор из семейства Cortex-M, имеет расширения DSP, FPU для чисел одинарной и двойной точности (опционально), шестиступенчатый конвейер с предсказанием ветвлений и многое другое.

Cortex-M1 выбивается из стройной линейки процессоров семейства Cortex-M. Это процессор, специально разработанный для реализации на FPGA.

ARM микроконтроллеры Cortex-M: преимущества

author: hamper; date: 2015-12-21
  @Mail.ru