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ARM11MPCore 处理器

ARM11MPCore 处理器 Image (View Larger ARM11MPCore 处理器 Image)
ARM11™ MPCore™ 多核处理器实现 ARM11 微架构,并引入了基于单个 RTL、从 1 个内核到 4 个内核的多核可扩展性,从而使具有单个宏的简单系统设计可以集成高达单个内核的 4 倍的性能。ARM11 MPCore 处理器使用内置 SCU 实现高效一致性,并受到具有 ARM SMP 功能的众多操作系统的支持。该处理器使用 PIPT cache 扩展 ARMv6 架构,可以高效支持 16KB-64KB L1 cache。
 


ARM11 MPCore:可扩展性和功耗/性能

为何多核?

  • 大量聚集的性能
    • ARM11 MPCore 每个内核 2.0 Coremarks/MHz
    • 与 MT 内核比较,具有可预测的单线程性能
    • 具有高的能源效率 (DMIPS/mW) 和面积效率
  • 非常适合许多计算密集型应用场合:
    • 网络流量和计算的混合(例如 STBWLAN
    • 具有多个进程的操作系统 GUI 环境(例如上网本
    • 特别编写的多工作者数据处理应用程序(例如打印机
  • 具有统一 4 GB 物理内存的简单、容易理解的“SMP”或“AMP”编程模型使处理器更易于访问

为什么选择 ARM11 MPCore?

  • ARM11 的动态功耗低
    • 按比例分配到完成的工作(当内核处于备用 WFI 中时没有动态功耗)
  • 最低的备用能量(静态功耗)
    • 操作系统可以轻松关闭不使用的内核以便获得最低漏过 => 效率
  • 成熟性
    • 源自常用的 ARM11 微架构
    • 被广泛授权和实现
    • ARM SMP 受到操作系统供应商很好的支持

 


高速单核和面积优化的双核

PPA 估计 速度优化的 ARM11MP 单核 面积优化的 ARM11MP 双核
工艺尺寸 65G OD 65LP
性能 1075 DMIPS 530 x 2 DMIPS
性能 1730 Coremarks 854 x 2 Coremarks
频率* 865 MHz 427 MHz
总面积 1.77 mm2 3.26 mm2
功效** 4.1 DMIPS/mW 3.9 * 2 DMIPS/mW

速度优化的 ARM11 MPcore 32/32K L1,Jazelle®,无 VFP 双 ARM11MPcore 32/32K L1,Advantage 10T 库,2x AXI,Jazelle,无 VFP

高速单核和面积优化的双核


PPA 估计 ARM11MP 2 内核 ARM11MP 4 内核
工艺尺寸 65G 65G
性能 938 x 2 DMIPS 915 x 4 DMIPS
性能 3004 Coremarks 5856 Coremarks
频率* 751 MHz 732 MHz
总面积 3.9 mm2 8.6 mm2

ARM11MP 具有每个内核 VFP+Jazelle+ETM,16/16K L1,双 AXI, 32 个中断,12T Advantage-HS

* 在 SS、Vdd - 10%、125C、W/C、50ps 时钟抖动、+/- 3% 工作周期、10% OCV 和 100ps 保持时间余量、rcworst 寄生参数、12T SC、快速内存,取决于工具、流、物理 IP

** 在 TT 的能耗、Vdd、25C、已测量运行中 Dhrystone


ARM11MPcore
架构 ARMv6
Dhrystone 性能 1.25 DMIPS / MHz
多核
  • 1-4 个内核
  • 还提供单核版本

ISA 支持

内存管理 内存管理单元
调试和 trace CoreSight Design Kit

主要功能

ARM11 MPCore 提供可扩展的多处理功能

  • 从 1 核到 4 核的可扩展性
    • RTL 综合配置,定义 1 和 4 个 CPU 之间的可扩展性
    • 内置中断分配器,从而处理器间通信延迟短
    • 搜索控制单元,从而获得高性能和功效 cache 一致性
  • 看起来像单处理器
    • 简化的 SoC 集成
    • 一系列设备的通用解决方案
    • 标准化的软件平台
  • 综合可配置性
    • 处理器数量 (1-4)
    • I/O 中断数量 (32-224)
    • AXI 总线数(1 或 2)
    • 数据和指令 cache 大小:16、32、64
    • 每个 CPU 的矢量浮点协处理器
    • 每个 CPU 的 Jazelle-DBX 选项
    • 每个 CPU 的 ETM 选项
    • 对 DVFS(自动移位器/闩锁)的支持与 ARM1176 类似
    • 同步或异步总线接口
  • 复杂的电源管理
    • 对整个 MPCore 子系统的 DVFS 的支持
    • 动态功耗由 WFI/WFE 指令控制
      • 停止时钟;仅漏过
    • 要解决静态功耗,可以关闭内核来节约漏过功耗
      • N 处理器系统可以关闭 N-1 个处理器
      • Linux 完全支持“CPU 热插拔”
      • 关闭涉及 cache 清除
      • 打开需要热启动顺序
    • MPCore 支持单独关闭最多 10 个内核逻辑和 RAM 块
      • 每个 CPU 的逻辑单元对应 4 个电源域
      • 每个 CPU 的 cache 和 RAM 对应 4 个电源域
      • SCU 标记 RAM 对应 1 个电源域
      • 剩余逻辑对应 1 个电源域
        • SCU 和专用外设

Cortex 替代产品

Cortex™-A5 处理器是 ARM11MPCore 的相关后续产品。Cortex-A5 处理器以更低的功耗和更小的芯片面积提供与 ARM11™ 处理器相似的速度,具有 ARMv7 的 NEON™、TrustZone® 优势,以及更高级的 AMBA® AXI™ 总线。Cortex-A5 还提供 1-4 路 SMP 可扩展性,扩张了 ARM11MPCore 的多核架构的一致性。现在,新的尖端 SoC 设计均以 ARM Cortex-A9 处理器为基础以获得更高的性能或以 Cortex-A5 处理器为基础以降低功耗和面积以及扩大与 ARMv7 兼容范围,但某些 SoC 设计工作仍从 ARM11MPCore 处理器着手,其中主要考虑到成本和尽可能降低风险。

系统 IP

ARM11MPCore 处理器通常与其他许多 IP 块集成,以优化 SoC 的能耗和性能。

系统 IP 组件对于在芯片上构建复杂的系统至关重要,通过利用 ARM 系统 IP 组件,开发人员可以显著缩短开发和验证周期,从而节省成本并缩短产品的上市时间


说明 AMBA 总线 系统 IP 组件
AMBA 3 互连 IP AXI NIC-301、PL301
DMA 控制器 AXI DMA-330、PL330
L2 cache 控制器 AXI L2C-310、PL310
动态内存控制器 AXI DMC-340、PL34x
DDR2 动态内存控制器 AXI DMC-341、PL341
静态内存控制器 AXI SMC-35xPL35x
CoreSight Design Kit ATB CDK-11

媒体处理器
Mali™ 系列产品组合可提供完整的图形栈以满足所有嵌入式图形要求,从而使设备制造商和内容开发商能够为范围广泛的消费类设备提供最高质量的尖端图形解决方案。
Mali-400 GPU 世界上第一个符合 OpenGL ES 2.0 的多核 GPU,提供 2D 和 3D 加速,性能可以扩展至高达 1080p 分辨率
Mali-200 GPU 高性能图形处理器,可提供高级 2D 和 3D 加速。支持 OpenGL ES 2.0
Mali-55 GPU 小型 GPU,支持 OpenGL ES 1.0

物理 IP
ARM® 物理 IP 平台可提供工艺上得到优化的 IP,从而能够在采用 65 纳米及以下工艺时获得 ARM11MPCore 的同类最佳处理器实现。
标准单元逻辑库 ARM 标准单元库适用于各种不同的架构,可支持所有类型的 SoC 设计的较宽性能范围。设计人员可以选择不同的库,并针对速度、功耗和/或面积优化其设计
内存编译器和寄存器 各种不同的经过硅验证的 SRAMRegister FileROM 内存编译器,它们适用于所有类型的 SoC 设计,包括性能关键应用以及成本敏感和低功耗应用。
接口库 为符合不断变化的系统架构和标准而设计的一系列硅验证接口 IP。通用 I/O专用 I/O、高速 DDR串行接口已经过优化,可通过较少的引脚数提供较高的数据吞吐量。
ARM11 的工艺节点
  • TSMC 65 纳米技术
  • GLOBALFOUNDRIES 65 纳米技术
  • TSMC 40 纳米技术

工具支持

ARM RealView® 系列开发工具以及各种第三方工具、操作系统和 EDA 供应商均支持所有 ARM 处理器。ARM RealView 工具独一无二,所提供的解决方案涉及从概念到最终产品部署的整个开发过程。


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