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ARM1176 处理器

ARM1176 处理器 Image (View Larger ARM1176 处理器 Image)
智能手机数字电视到电子阅读器,ARM1176™ 应用程序处理器在这些设备中得到广泛部署,它可提供媒体和浏览器功能、安全计算环境,在低成本设计中性能也可高达 1GHz。ARM1176JZ-S 处理器采用针对安全应用领域的 ARM TrustZone® 技术,以及用于执行高效嵌入式 Java 的 ARM Jazelle® 技术。可选的紧密耦合内存可以简化 ARM9™ 处理器移植和实时设计,同时,AMBA® 3 AXITM 接口提高了内存总线性能。DVFS 支持可以实现功耗优化,使其低于 ARM11TM 处理器架构的同类最佳额定静态和动态功耗。

 

 

 


风险低且上市速度快 

  • 经认可、易于理解并广泛部署的处理器
  • 可以软内核或硬核的形式提供(通过 ARM 和 ARM 合作伙伴提供)
  • 预先验证的支持组件和参考实现流
  • 丰富的软件和工具体系

以低成本设计获得高性能

  • 在 2 平方毫米下,以 65 纳米达到 800MHz 至 1GHz 以上
  • ARM 系统 IP、物理 IP 和可用的第三方设计支持
  • 通过 AMBA® AHB-AXI 桥 fabric,简化了 ARM926/AHB 到 ARM11/AXI 的移植过程

卓越的最终用户体验

 

考虑基于 ARM1176 的设计?

由于成熟度高、实现风险低以及实现成本低,ARM1176 仍被广泛授权用于应用程序处理器和基带处理器设计中。对于为 Web 连接的产品设计尖端应用程序处理器和 SoC 的合作伙伴来说,Cortex-A5 处理器以更小的晶片面积和功耗提供更高的性能,并且支持经过 ARMv7A 优化的软件体系。


ARM1176 处理器性能在采用 40G 工艺时可达到 1GHz 以上,采用 65 纳米工艺时能够达到 1GHz,同时具有超频驱动电压、Lvt 和速度分级标准芯片。对于静态功耗优化设计,ARM1176 处理器可以在采用 LP 工艺时提供 500MHz 范围的性能。通过工艺优化来实现时,此性能甚至可以更快。

PPA ARM1176 ARM1176 ARM1176
工艺尺寸 TSMC65LP TSMC 65GP TSMC 40G
性能 (DMIPS) 603 965 1238
性能 (Coremarks) 1002 1605 2058
频率 * (MHz) 482 772 990
总面积 (mm2) 1.75 1.94 1.17
功效 (DMIPS/mW) 3 6 12
动态功耗 (mW/MHz) ** 0.41 0.208 0.105

* 在 SS、Vdd - 10%、125C、W/C、50ps 时钟抖动、10% OCV 余量、12T SC、快速内存情况下的频率;取决于工具、实现流程、物理 IP
** 在 TT、Vdd、25C 且已测量运行中 Dhrystone 的情况下的动态功耗

ARM1176 处理器在媒体富工作负荷方面提供的性能明显优于 ARM926EJ-S™ 处理器。在 EEMBCv2 套件中的相对性能提高了 22%(每兆赫)。通过 ARM11™ 架构支持的更高最大频率,可以获得比 ARM9™ 系列处理器更高的性能。

ARM1176 与 ARM926 性能比较


ARM1176
架构 ARMv6
Dhrystone 性能 1.25 DMPS/MHz
多核 否 – 仅单核
ISA 支持
内存管理 内存管理单元
调试和 trace 用于 ARM11 的 CoreSight™ Design Kit(单独提供)

ARM1176 主要功能

其性能优势使最终用户能够获得最佳体验

  • 保守设计情况下为 750MHz (TSMC 65GP),优化设计后为 1GHz 以上
  • 中断响应性的低延迟模式
  • 可满足 ARM9™ 处理器实时移植需求的 TCM
  • 针对多任务的物理寻址 cache
  • 广泛的操作系统支持、多种 Linux 分发版本、先进的 ARM 体系
  • 完全 Internet 体验

成熟的产品缩短了上市时间,降低了风险

  • 经过仔细验证的技术得到广泛应用
  • 可从 ARM (TSMC 90G) 或第三方(Socle/GLOBALFOUNDRIES - 65 纳米、TSMC - 65 纳米)以软内核或硬核的形式提供
  • AMBA AXI 受众多 fabric 支持
  • CoreSight 调试可提供无与伦比的系统可见性
  • 来自 ARM 和第三方的综合开发工具系列
  • 提供了一系列参考方法

在低功耗方面处于领先地位

  • 关机模式、门控时钟和 DVFS 功能
  • 对 93% 的震荡进行门控时钟
  • 单独的主 TLB 和微 TLB --> 主 TLB 不计时,除非缺少微 TLB
  • 避免后续存取的不必要的 Tag-RAM 和 Data-RAM 活动
  • 预测是否使用 cache 或 TCM

模式 功耗
运行 .208 mW/MHz (65G)
待机 仅漏电
睡眠 内存 Retention 电流
关机 零功耗

DVFS – 受 ARM1176 支持

  • 物理 IP 电源管理工具包钳位电路允许内核关机,同时在睡眠模式下仍启用 TCM
  • 异步接口允许内核以总线频率的非整数倍运行
  • L-Shift 钳位电路允许内核电压与 SoC 的其余部分不同

DVFS – 受 ARM1176 支持

强大的矢量浮点单元

  • 完全符合 IEEE 754 的模式
  • 极少需要完全 IEEE 754 支持的软件支持代码
  • 适合安全性至关重要的应用,例如汽车和航空电子

针对所有指令的快速、基本合规的硬件执行的 RunFast 模式

  • 不需要软件支持。因为不涉及软件,所以提高了性能
  • 适合消费类应用,如三维图形
  • 编译器自动定位 VFP

硬件中支持的功能:

  • 乘法、加法和乘累积(各种变体)
  • 除法和平方根运算(多周期,不进行流水线化)
  • 比较和格式转换
  • 可以对短矢量执行运算(仅从汇编器)
  • 单独的流水线允许加载/存储和 MAC 操作与除法/平方根运算同时进行
  • 在不使用时可以关闭 VFP
  • 门控时钟和/或完全移除电源

VFP 具有自己的附加寄存器集

  • 32 单精度
  • 16 双精度
  • 足以使用双缓冲算法
    • Linpack、过滤、图形转换等

使用 TrustZone® 技术的安全计算环境

  • 可抵御仅针对软件的“黑客攻击”以及针对大多数低预算硬件的“小室攻击”
  • 提供进一步分离上下文与数据的两个“虚拟”内核。
    • S/W 和 JTAG 攻击无法进入安全域
  • TrustZone:两个虚拟化 CPU 合成一体
    • 根据需要动态共享 CPU MHz/资源
    • 在同一台计算机中实现两个独立的域,且没有重复硬件
    • 更简单且更灵活的平台设计,更低的成本以及较高的功效/性能

Cortex 替代产品

Cortex™-A5 处理器是 ARM1176 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。现在,新的尖端 SoC 设计均以 ARM Cortex-A5 处理器为基础,但某些 SoC 设计工作仍从 ARM1176 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

ARM1176 处理器通常可与其他许多 IP 块进行集成,以优化 SoC 的性能、功耗和安全性。

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
高级 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、PL340
DDR2 动态内存控制器 AXI DMC-342
静态内存控制器 AXI SMC-35x、PL35x
TrustZone 地址空间控制器 AXI PL380
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-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 G 工艺(65 纳米及以下)时获得高达 1 GHz 的 ARM11 处理器实现,在采用 LP 节点 65 纳米及以下工艺时获得高达 500 MHz 的处理器实现。对于与 ARM11 相关的下列节点,ARM 物理 IP 包括逻辑库、嵌入式内存、接口库和高速接口组件。
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性能。
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

所有 ARM 处理器均受 ARM RealView® 系列开发工具以及各种第三方工具、操作系统和 EDA 供应商的支持。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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