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ARM1176プロセッサ

ARM1176プロセッサ Image (View Larger ARM1176プロセッサ Image)
ARM1176™アプリケーション プロセッサは、スマートフォンからデジタルTV、eリーダーに至るまで幅広く採用され、メディアやブラウザ パフォーマンス、セキュア コンピューティング環境に耐える最大1GHzの高性能を、低コスト設計で実現します。ARM1176JZ-Sプロセッサの特徴は、セキュア アプリケーションを可能にするARMTrustZone®テクノロジと、エンベデッドJavaの効率的な実行を可能にするARMJazelle® テクノロジです。オプショナルな密結合メモリがARM9™プロセッサの移行とリアルタイム デザインを簡素化する一方で、AMBA® 3 AXITMインタフェースがメモリ バス パフォーマンスを向上させます。DVFS対応によって電力の最適化が可能となり、ARM11TMプロセッサ アーキテクチャのクラス最高の公称スタティック/ダイナミック電力未満に抑えることに成功しました。

 

 

 


低リスク、製品化までの時間を短縮 

  • 広く認知され採用された高い実績を持つプロセッサ
  • ソフト コアまたはハード マクロとしてARMおよびARMパートナーから入手可能
  • 事前検証済みのサポート コンポーネントとリファレンス実装フロー
  • ソフトウェアやツールの広範なエコシステム

高い性能を低コストの設計で実現

  • 800MHz~1GHz以上(65G)を2 mm2未満で実現
  • ARMシステムIP、フィジカルIP、サードパーティの設計支援の利用
  • AMBA® AHB-AXIブリッジ ファブリックによって、ARM926/AHBからARM11/AXIへの移行を簡素化

圧倒的なエンド ユーザ エクスペリエンス

 

ARM1176-Sベースのデザインについて

ARM1176は、その完成度の高さと実装リスクの低さ、そして実装コストの低さから、アプリケーション プロセッサとベースバンド プロセッサの設計のために今も積極的にライセンスされています。Web接続製品に最先端のアプリケーション プロセッサとSoCの設計を検討されている場合、Cortex-A5プロセッサを使用すると、より小さい面積と低い消費電力でより高いパフォーマンスが得られるほか、ARMv7Aに合わせて最適化されたエコシステム ソフトウェアへの完全契約が得られます。 


ARM1176プロセッサの最高性能は40Gプロセスで1GHz以上に達します。また、オーバードライブ電圧、Lvt、およびスピード ビニング ティピカル シリコンによって、65nmで1GHzを達成できます。スタティック電力に最適化した設計の場合、ARM1176プロセッサは、LPプロセスで500MHzレンジのパフォーマンスを実現できます。プロセスの最適化によって、さらに高速な実装が可能です。

PPA ARM1176 ARM1176 ARM1176
プロセス ジオメトリ TSMC65LP TSMC 65GP TSMC 40G
パフォーマンス(DMIPS) 603 965 1238
パフォーマンス(Coremarks) 1002 1605 2058
周波数 *(MHz) 482 772 990
総面積(mm2) 1.75 1.94 1.17
電力効率(DMIPS/mW) 3 6 12
ダイナミック電力(mW/MHz)** 0.41 0.208 0.105

* SS、Vdd - 10%、125C、W/C、50psクロック ジッター、10% OCVマージン、12T SC、高速メモリで計測。ツール、フロー、フィジカルIPによって異なる
** TT、Vdd、25Cでのダイナミック電力(Dhrystone実行時に計測)

ARM1176プロセッサは、メディア リッチなワークロードに関して、ARM926EJ-S™プロセッサよりも、はるかに高いパフォーマンスを発揮します。EEMBCv2スイートで両者のパフォーマンスを比較すると、1 MHzあたり22%の向上が見られます。ARM11™アーキテクチャのサポート範囲内で最大周波数を上げることによって、ARM9™ファミリ プロセッサをさらに凌ぐパフォーマンス向上を実現できます。

ARM1176とARM926のパフォーマンス比較


ARM1176
アーキテクチャ ARMv6
Dhrystone性能 1.25 DMPS/MHz
マルチコア なし - シングル コアのみ
ISAのサポート
メモリ管理 メモリ管理ユニット
デバッグ&トレース ARM11用CoreSight™デザイン キット(単独で入手可能)

ARM1176の主な機能

優れたエンド ユーザ エクスペリエンスを可能にするパフォーマンス

  • TSMC65GPプロセスで750MHz、設計の最適化によって1GHz以上
  • 低レイテンシ モードによる高速割り込み応答の実現
  • ARM9™プロセッサの移行とリアルタイム デマンドを可能にするTCM
  • 物理的にアドレス指定されたキャッシュによるマルチタスクの実現
  • 広範なOSサポート、複数のLinuxディストリビューション、広範囲にわたるARMエコシステム
  • 完全なインターネット エクスペリエンス

製品の完成度の高さが製品化までの時間を短縮し、リスクを低減

  • 広範な用途で実証されたテクノロジ
  • ソフト コアまたはハード マクロとしてARM(TSMC(90G))またはサードパーティ(Socle/GLOBALFOUNDRIES - 65nm、TSMC - 65nm)から入手可能
  • 幅広いファブリックでサポートされるAMBA AXI
  • システムの可視性を飛躍的に高めるCoreSightデバッグ
  • ARMやサードパーティが提供している充実した開発ツール
  • 広範なリファレンス メソドロジ

業界をリードする低消費電力

  • シャットダウン モード、クロック ゲーティング、DVFS機能
  • 93%のフロップにクロック ゲーティングを適用
  • メインTLBとマイクロTLBを分離 --> マイクロTLBミスが発生するまでメインTLBにはクロックが供給されない
  • タグRAMとデータRAMの不要なアクティビティを回避してシーケンシャル アクセスを実現
  • キャッシュとTCMの効率的使用

モード 電力
実行 .208 mW/MHz(65G)
スタンバイ リークのみ
休止 メモリ保持電流
シャットダウン ゼロ電力出力

DVFS(ARM1176でサポート)

  • 休止モードでTCMが有効な状態でも、フィジカルIPパワー マネジメント キットのクランプによって、コアをシャットダウンすることが可能
  • 非同期インタフェースの存在によって、非整数倍のバス周波数でコアを実行できる
  • L-Shiftクランプの存在によって、SoCのコアにだけ他とは異なる電圧を適用できる

DVFS(ARM1176でサポート)

強力なベクタ浮動小数点ユニット

  • IEEE 754完全準拠モード
  • レア ケースをソフトウェア サポート コードに戻すことによってIEEE 754に完全対応
  • 絶対的な安全性が求められる用途向け(自動車、航空電子工学など)

RunFastモードにより、あらゆる命令に対して準適合の高速ハードウェア実行を実現

  • ソフトウェア サポート不要、ソフトウェアが関与しないためにパフォーマンスが向上
  • コンシューマ アプリケーション向け(3Dグラフィックなど)
  • コンパイラが自動的にVFPをターゲットにする

ハードウェアでサポートされる関数:

  • 乗算、加算、および積和(各種バリアント)
  • 除算と平方根演算(パイプラインではなく複数サイクル)
  • 比較とフォーマット変換
  • 演算はショート ベクタで実行(アセンブラからのみ)
  • パイプラインの分離によって、ロード/ストアおよびMAC演算を、除算/平方根ユニット演算と同時に行うことが可能
  • 不使用時はVFPの電力を低減可能
  • クロック ゲーティングが適用されるか、電力が完全に遮断される

VFPには別途専用のレジスタ セットが存在

  • 32単精度
  • 16倍精度
  • ダブル バッファリング アルゴリズムに十分対応
    • Linpack、Filters、Graphics変換など

TrustZone®テクノロジによるセキュア コンピューティング環境

  • ソフトウェアのみの「ハッキング攻撃」や最も低予算のハードウェア「シャック攻撃」から保護
  • コンテキストとデータを深層部で分離することによって2つの「仮想」コアを実現
    • ソフトウェア攻撃やJTAG攻撃がセキュア ドメインに侵入することは不可能
  • TrustZone:2つの仮想化されたCPUを一体化
    • CPUのMHz/リソースは要求に応じて動的に共有される
    • 重複するハードウェアを伴わずに、2つの分離されたドメインが同じマシンに実装される
    • シンプルで柔軟なプラットフォーム設計、低コスト、高い電力効率と性能効率

対応するCortexプロセッサ

Cortex™-A5プロセッサは、ARM1176の後継製品です。Cortex-A5プロセッサは、ARMv7のメリットであるNEON™、TrustZone®、および高度なAMBA® AXI™バスを活かし、ARM11™プロセッサと同等の速度を、より小さいダイ面積と低い消費電力で実現します。現在、最先端の新しいSoC設計は、ARM Cortex-A5プロセッサをベースとするのが主流ですが、コスト、低リスクが重要な要件となる用途を中心に、一部のSoC設計では、今もARM1176プロセッサがベースとして採用されています。

システムIP

SoCの性能、電力、セキュリティを最適化するため、ARM1176プロセッサは他の多くのIPブロックに統合されるのが一般的です。

システムIPコンポーネントは、複雑なSoC(System on Chip)を構築するうえで極めて重要なコンポーネントです。開発者は、システムIPコンポーネントを利用して、開発および検証サイクルの大幅な短縮、コストの削減、製品化までの時間の短縮を実現できます。

説明 AMBAバス システムIPコンポーネント
アドバンストAMBA 3インターコネクトIP AXI NIC-301、PL301
DMAコントローラ AXI DMA-330、PL330
レベル2キャッシュ コントローラ AXI L2C-310、PL310
ダイナミック メモリ コントローラ AXI DMC-340、PL340
DDR2ダイナミック メモリ コントローラ AXI DMC-342
スタティック メモリ コントローラ AXI SMC-35x、PL35x
TrustZoneアドレス空間コントローラ AXI PL380
CoreSight™デザイン キット ATB CDK-11

メディア プロセッサ
Mali™製品ファミリは、すべてのエンベデッド グラフィックス ニーズに対応する完全なグラフィックス スタックを提供します。これにより、デバイス メーカーやコンテンツ開発者は、さまざまな範囲のコンシューマ デバイスに対して最先端の高品質グラフィックス ソリューションを提供できます。
Mali-200 GPU 高度な2Dおよび3Dアクセラレーションを提供する高性能グラフィカル プロセッサです。OpenGL ES 2.0をサポートします。
Mali-55 GPU 小さく、OpenGL ES 1.0に対応したGPU

フィジカルIP
ARM® フィジカルIPプラットフォームは、プロセスに最適化されたIPを提供し、Gプロセス、65nm以下で最大1 GHzのARM11プロセッサ実装を、LPノード、65 nm以下で最大500 MHzの実装を実現します。ARM11に関連した以下のノードのために、ARMフィジカルIPには、ロジック ライブラリ、エンベデッド メモリ、インタフェース ライブラリ、および高速インタフェース コンポーネントが含まれています。
スタンダード セル ロジック ライブラリ さまざまなアーキテクチャで利用できるARMスタンダード セル ライブラリは、あらゆる種類のSoC設計のさまざまなパフォーマンス範囲をサポートします。設計者は、各種のライブラリを選択し、動作速度、消費電力、面積の点で設計を最適化できます。
メモリ コンパイラおよびレジスタ あらゆる種類のSoC設計に対するシリコン実証済みのSRAMレジスタ ファイル、およびROMメモリ コンパイラは、パフォーマンス重視のアプリケーションからコストや低消費電力が重視されるアプリケーションに至るまでのすべての種類に対応します。
インタフェース ライブラリ シリコン実証済みの幅広いインタフェースIP製品群は、さまざまなシステム アーキテクチャおよび標準を満たすように設計されています。汎用I/O特殊I/O、高速DDR、およびシリアル インタフェースは、少ないピン数で高いデータ スループットのパフォーマンスを実現するように最適化されています。
ARM11用プロセス ノード
  • TSMC 65 nmテクノロジ
  • GLOBALFOUNDRIES 65 nmテクノロジ
  • TSMC 40 nmテクノロジ

ツールのサポート

すべてのARMプロセッサは、ARM RealView®開発ツール製品群のほか、幅広いサードパーティ製ツール、オペレーティング システム、EDAベンダによってサポートされています。ARMのRealViewツールは、コンセプトから最終製品の市場化まで、開発プロセス全体に対応する他に例のないソリューションです。


 
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