M 系列架構

Arm 微控制器系列 (M 系列) 架構,專門針對深度嵌入式系統設計。應用範圍從要求極低功耗的電池供電裝置,到進階的影像處理。M 系列提供低延遲、高度決定性操作,是注重時效性處理的理想選擇。

 

M 系列架構版本包括 Armv8.1-M、Armv8-MArmv7-MArmv6-M

Armv8.1-M

Armv8.1-M 將 Armv8-M 架構的效能提升至更高層次,同時保有易於軟體開發的特性,及豐富的 Arm 第三方生態系。全新架構包括 M 系列向量擴充 (MVE),可顯著提升機器學習 (ML) 和數位訊號處理 (DSP) 的效能表現。使用簡化的程式設計師 M 系列處理器模型,提供數百萬開發人員先進的運算能力。在 Arm Cortex-M 處理器中,MVE 稱為 Arm Helium 技術。此架構也使用 Arm TrustZone 強化全系統安全性。

 

Armv8.1-M 架構的主要功能

 

Armv8.1-M 架構包括下列功能: 

 

  • 高效的向量處理能力,可加速訊號處理和機器學習演算法,稱作 MVE。
  • 其他資料類型,支援向量擴充:半精度浮點數 (FP16) 和 8 位元整數 (INT8)。
  • 低負擔迴圈。
  • 收集載入、分散儲存記憶體存取。
  • 其他除錯功能:包括專為數位訊號處理 (DSP) 軟體開發打造的效能監控單元,以及支援多重安全性領域除錯的擴充功能。

 

架構擴充

 

Armv8.1-M 具備多種新架構擴充選項。包括: 

 

  • Helium - 使用於未來 Arm Cortex-M 處理器的 M 系列向量擴充。
  • 低負擔分支擴充。
  • 記憶體保護單元 (MPU) 的 Privileged eXecute Never (PXN) 擴充。
  • 可靠性、可用性與可維護性 (RAS) 擴充。
  • 其他除錯功能的擴充。

Armv8-M

Armv8-M 架構專門針對深度嵌入式系統最佳化。實作程式設計師模型,專門針對低延遲處理而設計。選擇性實作基於保護記憶體系統架構 (PMSA) 的記憶體保護單元 (MPU)。支援 T32 指令集變數。

 

Armv8-M 的主要功能

 

Armv8-M 架構包括下列功能: 

 

  • 全新系統層級程式設計師模型。
  • 支援選用基於 PMSAv8 的 MPU。
  • T32 指令集的子集合。
  • 多種架構擴充功能,可以實現設計與擴展的高度彈性。
  • Arm 客製化指令可以新增客製化擴充功能至 Arm Cortex-M33, Cortex-M55 以及 Cortex-M85 CPUs,無須犧牲 Arm 軟體生態系的存取權限。

 

架構擴充

 

Armv8-M 具備多種架構擴充選項。包括: 

 

  • 主要擴充。 提供與 Armv7-M 的反向相容性,也是浮點和數位訊號處理擴充所必須。
  • 安全性擴充。 這也可以做為適用於 Armv8-M 的 Arm TrustZone。
  • 浮點擴充。 需要實作主要擴充。
  • 除錯擴充。
  • 數位訊號處理 (DSP) 擴充。 需要實作主要擴充。
  • Arm 客製化指令。提供新增客製化擴充功能至 Cortex-M 處理器的能力。

Armv7-M

Armv7-M 架構讓開發人員得以設計出簡單的管線,在廣泛的市場與應用項目中提供系統效能水準。它提供低週期計數執行、最小中斷延遲與無快取操作,係為深度嵌入式系統所設計的產品。支援 T32 指令集變數,專門針對整體大小與決定性操作比絕對效能更重要的實作所設計。

 

Armv7-M 具備一些架構擴充選項。包括:

 

  • 數位訊號處理擴充。
  • 浮點擴充。

Armv6-M

Armv6-M 架構是 Armv7-M 的子集合,提供:

 

  • 輕量版的 Armv7-M 程式設計師模型。
  • 除錯擴充功能包括支援除錯的架構擴充。
  • 支援 T32 指令集。
  • 與 Armv7-M 的向上相容性:為 Armv6-M 開發的應用程式層級及系統層級軟體,無需修改即可在 Armv7-M 上執行。

 

Armv6-M 具備一些架構擴充選項。包括:

 

  • 非特權/特權擴充。可以讓 Armv6-M 系統使用與 Armv7-M 相同的特權等級。
  • PMSA 擴充。需要實作非特權/特權擴充。

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