Arm CPU 架構:隨處運算的基礎

架構層級圖

Arm 架構是一系列適用於電腦處理器的精簡指令集運算 (RISC) 架構。它是世界上最普及的處理器架構,我們的合作夥伴在過去 30 年已出貨超過 2,150 億個 Arm 架構晶片,產品範圍從感測器、穿戴式裝置及智慧型手機到超級電腦。Arm CPU 架構的優勢包括:

  • 整合式安全性
  • 高效能與節能
  • 全球支援的大型生態系統
  • 遍及各個市場和地點

Arm CPU 架構由各種微架構進行實作,以提供各種功耗、效能以及面積組合的軟體相容性。

 

  • CPU 架構定義基本指令集,以及作業系統和虛擬機管理器倚賴的例外處理和記憶體模型。
  • CPU 微架構藉由定義處理器的設計並涵蓋以下內容以決定實作如何滿足架構合約:功耗、效能、面積、管道長度及快取等級。

Arm 架構的最新版本

Arm 與合作夥伴共同發展其架構並滿足未來的需求。Armv9-A 是 Armv8-A 架構的一組延伸,也是對未來幾年即將部署的架構進行實質性增強的推展計畫中的一部分。這些增強功能的目標是協助增加數位訊號處理 (DSP) 與機器學習 (ML) 等領域的運算能力,以及持續改進我們系統的安全性和穩固性。

 

R 系列和 M 系列的最新架構分別為 Armv8-R 和 Armv8-M。

閱讀參考手冊

Armv9 - 下一代的 Arm 架構

全新 Armv9 架構將形成下一波 3,150 億個 Arm 架構晶片的領先優勢。A 系列架構的最新版本 Armv9-A 提供前所未有的最高效能,以及更高的安全性。主要特色包括:

 

  • 進階 SIMD 與可擴展向量延伸指令集 2 (SVE2)
  • AArch32 與 AArch64
  • 機密領域管理擴充

彈性及可擴展的方式

雖然 Arm 藉由 Cortex 和 Neoserve 系列的處理器 IP 提供其自有 Arm 架構的實作,其全球生態系內的許多公司也開發了自己的實作方式。

 

有三種架構系列:






CPU 架構系列
A 系列 (應用)
提供所有架構系列的最高效能


R 系列 (即時)
針對具有即時需求的系統進行最佳化

M 系列 (微控制器)
專為小型、低功耗、高效節能裝置而設計

實作 Arm 處理器 IP 範圍:
Cortex-A
Neoverse , Cortex-X
Arm 處理器 IP 範圍:
Cortex-R
Arm 處理器 IP 範圍:
Cortex-M
特色
  • 提供所有架構系列的最高效能
  • 高效節能
  • 針對執行 Rich OS 進行最佳化
  • 針對具有即時需求的系統進行最佳化
  • 專為小型、低功耗、高效節能裝置而設計
最新版本 Armv9-A 和 Armv8-A Armv8-R Armv8-M
使用場景 複雜的運算應用領域,例如 PC、筆記型電腦、智慧電視、伺服器、連網設備、智慧型手機、車用資訊娛樂系統、雲端儲存設備和超級電腦。 需要即時回應需求的安全關鍵應用或需要決定性回應的應用,例如醫療設備、車輛駕駛、煞車與警示、網路和儲存設備,以及嵌入式控制系統。 能源效率、功耗及尺寸優先。安全性處理器、物聯網以及像是穿戴式裝置、小型感測器、通訊模組和智慧家庭產品等嵌入式裝置。

 

每一種系列代表架構可針對不同的環境和使用場景進行最佳化。系統晶片 (SoC) 通常設計為可推動某一特定類別的產品,並包含多種處理器,可建置不同架構系列,以符合產品的能耗、效能與安全性需求。

探索「瞭解架構」– 我們的技術入門指南資料庫,可協助您進一步瞭解 Arm 架構。

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