Arkitektura ARM
ARM-ja është një arkitekture me instruksione (instruction set architecture (ISA)) RISC (reduced instruction set computer) 32-bit e krijuar nga ARM Holdings. Ishte e njohur si Makineria RISC e avancuar, dhe përpara kësaj si Acorn RISC Machine. Arkitektura ARM është ISA 32-bit me e përdorur sipas sasisë se prodhuar.[1][2] Fillimisht u konceptua si një procesor për kompjutera personal me desktop nga Acorn Computers, një treg tashme i zotëruar nga familja x86 e përdorur nga kompjutera te pajtueshëm me platformën IBM PC. Thjeshtësia relative e procesorëve ARM i beri ato te përshtatshëm për aplikacione me fuqi te vogël. Kjo i beri ato zotërues ne tregun e celulareve dhe elektronikes se ngulitur si mikroprocesore dhe microcontrollues relativisht te vegjël dhe me çmim te ulet.
Ne 2007, rreth 98 perqind e me shume se një bilion celulareve te shitur përdorin te paktën një procesor ARM.[3]Ne 2009, procesorët ARM japin llogari për afërsisht 90 % te te gjithë procesorëve te ngulitur RISC 32-bit. Procesorët ARM përdoren gjerësisht ne elektroniken e konsumit, duke përfshire PDA-te, celularet, median digjitale, konzolat e lojërave qe mbahen ne dore, makinave llogaritëse dhe për hard drive-t dhe router-et.
Arkitektura ARM është e licensueshme. Kompanitë qe kane ose kane patur licensen ARM përfshijnë Alcatel-Lucent, Apple Inc., Atmel, Broadcom, Cirrus Logic, Digital Equipment Corporation, Freescale, Intel (permes DEC), LG, Marvell Technology Group, NEC, Nuvoton, NVIDIA, NXP (me pare e quajtur Philips), Oki, Qualcomm, Samsung, Sharp, STMicroelectronics, Symbios Logic, Texas Instruments, VLSI Technology, Yamaha dhe ZiiLABS.
Procesorët ARM krijohen nga ARM dhe te licencuarit e ARM-se. Shembujt me te njohur te familjeve te procesorëve ARM te ARM Holdings përfshijnë ARM7, ARM9, ARM11 dhe Cortex. Shembuj te procesorëve ARM te krijuar nga te licencuarit e rëndësishëm përfshijnë DEC StrongARM, Freescale i.MX, Marvell (me pare e quajtur Intel) XScale, Nintendo, NVIDIA Tegra, ST-Ericsson Nomadik, Qualcomm Snapdragon, dhe linjës se produkteve Texas Instruments OMAP.
Historia
Pasi arritën ca sukses me kompjuterin BBC Micro, Acorn Computers Ltd konsideruan si të ecnin përpara nga procesori MOS Technology 6502 relativisht i thjeshtë për të adresuar tregjet e biznesit si ai që së shpejti do zotërohej nga IBM PC, i filluar ne 1981. Plani Acorn Business Computer (ABC) kërkonte një numër procesorësh të dytë te bëhen te punojnë me platformën BBC Micro, por procesorët si Motorola 68000 dhe National Semiconductor 32016 ishin te papërshtatshëm, dhe 6502 nuk kishte fuqi te mjaftueshme për një shpërfaqje grafike për përdoruesit.
Acorn-it do t'i duhej një arkitekture e re, pasi testoi te gjithë procesorët e disponueshëm dhe vuri re qe i mungonin gjera. Acorn-i pastaj konsideroi seriozisht projektimin e një procesori te vetin, dhe inxhinieret e tyre gjeten ca letra mbi projektin Berkeley RISC. Ata ndjenë se neqoftese një klase studentesh te diplomuar mund te krijonin një procesor 32-bit konkurrues, atëherë Acorn nuk do e kishte fare problem. Një udhëtim tek Western Design Center ne Phoenix i tregoi inxhiniereve te Acorn-it Steve Furber dhe Sophie Wilson qe nuk kishin nevoje për burime masive.
Wilson vendosi te krijonte kompletin e instruksioneve, duke shkruar një simulim te procesorit ne BBC Basic qe përdorej ne BBC Micro me një procesor te dyte 6502. Kjo ia mbushi mendjen inxhiniereve te Acorn-it se ishin ne rrugën e duhur. Gjithsesi, para se te shkonin me larg, do kishin nevoje për me shume burime. Erdhi koha për Wilson-in t'i afrohej shefit ekzekutiv te Acorn-it, Hermann Hauser, dhe t'i shpjegonte çfarë ishte në përgatitje e sipër. Pasi të merrte konfirmimin, një skuadër e vogël u krijua për të zbatuar modelin e Wilson-it në hardware.
Makineria Acorn RISC: ARM2
Projekti zyrtar Makineria Acorn RISC filloi ne tetor 1983. Projektimi drejtohej nga Wilson dhe Furber, me një qellim projektimi kryesor për te arritur trajtimin e hyrjes dhe daljes se te dhënave me sa me pak vonese si MOS Technology 6502 qe u përdor ne projektimet ekzistuese kompjuterike te Acorn. Arkitektura e hyrjes ne memorie e 6502 kishte lejuar krijuesit te prodhojnë makineri te shpejta pa përdorimin e hardware-ve te kushtueshme për hyrje direkte ne memorie. VLSI prodhoi silikonin e pare ARM me 26 prill 1985 – u njoh si ARM1 ne prill 1985.[4] Sistemet e para te "vërteta" te prodhimit te quajtur ARM2 ishin te disponueshëm vitin pasardhës.
Aplikacioni i tij i pare praktik ishte si një procesor i dyte për BBC Micro-n, ku u përdor për te krijuar software-t e simulimit për te përfunduar punën mbi çipet mbështetëse (VIDC, IOC, MEMC) dhe te shpejtonte operimin e software-it CAD te përdorur ne krijimin e ARM2. Me pas Wilson kodoi BBC Basic ne gjuhen assembly, dhe njohuritë e thella te përfituara nga projektimi i kompletit te instruksioneve lejoi kodin te behej shume i dendur, duke bere ARM BBC Basic një testim ekstremisht te mire për çfarëdo emulatori ARM. Qëllimi origjinal i një kompjuteri te bazuar kryesisht ne ARM u arrit ne 1987 me daljen e Acorn Archimedes.
Kaq e madhe ishte fshehtësia rreth projektit ARM CPU saqe kur Olivetti po diskutonin për te kontrolluar një pjese te Acorn-it ne 1985, atyre nuk i treguan për skuadrën e krijimit derisa bisedimet u kryen. Ne 1992 Acorn fitoi përsëri çmimin Queen's Award for Technology për ARM.
ARM2 paraqiti një transportues te dhënash me 32-bit, një hapësire adresash me 26-bit dhe 16 regjistra me 32-bit. Kodi i programit duhet te ishte brenda 64 Mb memorie, sepse program counter-i ishte i limituar deri ne 26-bit sepse 4 bit-at e pare dhe 2 te fundit te regjistrit 32-bit shërbejnë si flamuj për status. ARM2 ishte mikroprocesori me i thjështë i dobishëm 32-bit ne te gjithë boten, me vetëm 30,000 tranzistore (krahaso numrin e transistoreve me modelin 6 vjet me te vjetër te Motorola-s, Motorola 68000 me rreth 70,000 transistore). Shume prej kësaj thjeshtësie vjen ngaqë nuk ka mikrokod (qe përfshin rreth një-te-katerten deri ne një-te-treten e 68000) dhe, si shumica e CPU-ve te sotshëm, nuk përmban cache. Kjo thjeshtësi coi ne harxhimin e vogël te energjisë, duke performuar me mire se Intel 80286.[5] Nje pasardhës, ARM3, u prodhua me cache 40 Kb, qe e përmirësoi edhe me tepër performancën.
Apple, DEC, Intel: ARM6, StrongARM, XScale
Rreth fundit te viteve 80, Apple Computer dhe VLSI Technology filluan te punonin me Acorn ne versione me te reja te ARM. Puna ishte aq e rëndësishme saqe Acorn krijoi një kompani te re me skuadrën e krijimit ne 1990, dhe e quajti Advanced RISC Machines Ltd. Për këtë arsye, fjala ARM nganjëherë zgjerohet si Advanced RISC Machine ne vend te Acorn RISC Machine. Advanced RISC Machine u be ARM Ltd kur kompania prind, ARM Holdings plc, u hodh ne London Stock Exchange dhe NASDAQ ne 1998.[6]
Puna e re Apple-ARM përfundimisht do kthehej ne ARM6, fillimisht i dale ne treg ne fillim te 1992. Apple përdorte ARM 610 te bazuar ne ARM6, si baze për PDA-ne Apple Newton. Ne 1994, Acorn përdori ARM 610 si CPU kryesore ne kompjuterët e tyre Risc PC. DEC licencoi arkitekturen ARM6 (gjë qe shkaktoi konfusion sepse ato gjithashtu prodhonin mikroprocesore Alpha)[nevojitet citimi] dhe prodhoi StrongARM. Ne 233 MHz kjo CPU harxhonte vetëm 1 Watt energji (versionet e mëvonshme harxhonin shume me pak).
Rritje e Licencës
Bërthama e ARM-se ka qëndruar pothuajse e njëjta ne madhësi gjate këtyre ndryshimeve. ARM2 kishte 30.000 transistore, ndërsa ARM6 shkoi vetëm deri ne 35.000. Biznesi i ARM-se gjithmonë ka qene te shesë IP cores, qe te licencuarit i përdorin për te krijuar mikrokontrolluesit dhe CPU-te e bazuara ne këtë bërthame. Implementimi me i suksesshëm është ARM7TDMI me qindra miliona shitje. Idea është qe Original Design Manufacturer te kombinoje bërthamën ARM me një numër pjesësh jo te detyrueshme për te prodhuar një CPU te plote, një qe te mund te ndërtohet ne semiconductor fabs te vjetra dhe prape te ketë performance te konsiderueshme me çmim te ulet. Atmel ka qene një qendër projektimi pararendëse ne Sistemin e Ngulitur te bazuar ne ARM7TDMI.
ARM licencoi rreth 1,6 bilion bërthama ne 2005. Ne 2005, rreth 1 bilion bërthama ARM u futen ne celulare.[7] Stampa:Ne, me shume se 10 bilion bërthama ARM janë ndërtuar, dhe iSuppli parashikon qe 5 bilion ne vit do te transportohen ne 2011.[8]
Arkitektura e smartphones, personal digital assistants dhe aparaturave te tjera qe mbahen ne dore është ARMv5. Procesorët XScale dhe ARM926 janë ARMv5TE, dhe tashme jane me te shumte ne aparatura high-end sesa StrongARM, ARM9TDMI dhe ARM7TDMI te bazuar ne procesorë ARMv4, por aparaturat lower-end mund te përdorin bërthama me te vjetra me çmime me te ulëta licencimi. Procesorët ARMv6 paraqiten një hap me lart ne performance sesa nga bërthamat standarde ARMv5, dhe janë përdorur ne disa raste, por procesorët Cortex (ARMv7) tashme sigurojnë opsione me te shpejta se te gjithë brezat e mëparshëm. Cortex-A ka objektiv procesorët e aplikacioneve, siç i nevojiten smartphone-ve qe me përpara përdornin ARM9 ose ARM11. Cortex-R ka objektiv aplikacionet ne kohe reale, dhe Cortex-M ka objektiv mikrokontrolluesit.
Ne 2009, disa prodhues prezantuan netbook-et bazuar ne CPU me arkitekture ARM, ne konkurencë direkte me netbook-et e bazuar ne Intel Atom.[9]
Bërthamat ARM
ARM siguron një përmbledhje te shitësve te shumte te cilët implementojnë bërthamat ARM ne projektimet e tyre (shiko 2003 Line Card). KEIL gjithashtu siguron një përmbledhje pak me te re për shitësit e procesorëve te bazuar ne ARM.
| Familja | Versioni i Arkitekturës | Bërthama | Tipar | Cache (I/D)/MMU | MIPS @ MHz tipike | Ne aplikacion |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ARM1 | ARMv1 (jashtë përdorimi) | ARM1 | Asnjë | ARM Evaluation System procesor i dyte për BBC Micro | ||
| ARM2 | ARMv2 (jashtë përdorimi) | ARM2 | Arkitektura 2 shtoi instruksionin MUL (shumëzim) | Asnje | 4 MIPS @ 8 MHz 0.33 DMIPS/MHz | Acorn Archimedes, Chessmachine |
| ARMv2a (jashte perdorimi) | ARM250 | MEMC e integruar (MMU), Procesor grafik dhe IO. Arkitektura 2a shtoi instruksionet SWP dhe SWPB. | Asnje, MEMC1a | 7 MIPS @ 12 MHz | Acorn Archimedes | |
| ARM3 | ARMv2a (jashtë përdorimi) | ARM2a | Përdorimi i pare i një cache procesori ne ARM. | 4K i unifikuar | 12 MIPS @ 25 MHz 0.50 DMIPS/MHz | Acorn Archimedes |
| ARM6 | ARMv3 (jashtë përdorimi) | ARM60 | arkitektura v3 e para që mbështeti adresimin e 32-bit memorie (ndryshe nga 26 bit) | Asnjë | 10 MIPS @ 12 MHz | 3DO Interactive Multiplayer, Marres GPS Zarlink |
| ARM600 | Si ARM60, cache dhe coprocessor bus (për njësite FPA10 floating-point). | 4K i unifikuar | 28 MIPS @ 33 MHz | |||
| ARM610 | Si ARM60, cache, pa coprocessor bus. | 4K i unifikuar | 17 MIPS @ 20 MHz 0.65 DMIPS/MHz | Acorn Risc PC 600, Apple Newton 100 series | ||
| ARM7 | ARMv3 (jashtë përdorimi) | ARM700 | 8 KB i unifikuar | 40 MHz | Acorn Risc PC karte CPU-je prototip | |
| ARM710 | Si ARM700 | 8 KB i unifikuar | 40 MHz | Acorn Risc PC 700 | ||
| ARM710a | Si ARM700 | 8 KB i unifikuar | 40 MHz 0.68 DMIPS/MHz | Acorn Risc PC 700, Apple eMate 300 | ||
| ARM7100 | Si ARM710a, SoC i integruar. | 8 KB i unifikuar | 18 MHz | Psion Series 5 | ||
| ARM7500 | Si ARM710a, SoC i integruar. | 4 KB i unifikuar | 40 MHz | Acorn A7000 | ||
| ARM7500FE | Si ARM7500, "FE" Shtoi kontrolluesin e memories FPA and EDO. | 4 KB i unifikuar. | 56 MHz 0.73 DMIPS/MHz | Acorn A7000+ Network Computer | ||
| ARM7TDMI | ARMv4T | ARM7TDMI(-S) | 3-stage pipeline, Thumb | asnje | 15 MIPS @ 16.8 MHz 63 DMIPS @ 70 MHz | Game Boy Advance, Nintendo DS, Apple iPod, Lego NXT, Atmel AT91SAM7, Juice Box, NXP Semiconductors LPC2000 dhe LH754xx, Actel's CoreMP7 Arkivuar 18 korrik 2011 tek Wayback Machine |
| ARM710T | Si ARM7TDMI, cache | 8 KB i unifikuar, MMU | 36 MIPS @ 40 MHz | Psion Series 5mx, Psion Revo/Revo Plus/Diamond Mako | ||
| ARM720T | Si ARM7TDMI, cache | 8 KB i unifikuar, MMU me Fast Context Switch Extension | 60 MIPS @ 59.8 MHz | Zipit Wireless Messenger, NXP Semiconductors LH7952x | ||
| ARM740T | Si ARM7TDMI, cache | MPU | ||||
| ARMv5TEJ | ARM7EJ-S | 5-stage pipeline, Thumb, Jazelle DBX, intruksione te avancuara DSP | asnje | |||
| StrongARM | ARMv4 | SA-110 | 16 KB/16 KB, MMU | 203 MHz 1.0 DMIPS/MHz | Apple Newton 2x00 series, Acorn Risc PC, Rebel/Corel Netwinder, Chalice CATS | |
| SA-1100 | Si SA-110, SoC i integruar | 16 KB/8 KB, MMU | 203 MHz | Psion netBook | ||
| SA-1110 | Si SA-110, SoC i integruar | 16 KB/8 KB, MMU | 206 MHz | LART (computer), Intel Assabet, Ipaq H36x0, Balloon2, Zaurus SL-5x00, HP Jornada 7xx, Jornada 560 series, Palm Zire 31 | ||
| ARM8 | ARMv4 | ARM810[10] | 5-stage pipeline, static branch prediction, double-bandwidth memory | 8 KB i unifikuar, MMU | 84 MIPS @ 72 MHz 1.16 DMIPS/MHz | Acorn Risc PC karte CPU prototip |
| ARM9TDMI | ARMv4T | ARM9TDMI | 5-stage pipeline, Thumb | asnje | ||
| ARM920T | Si ARM9TDMI, cache | 16 KB/16 KB, MMU me FCSE (Fast Context Switch Extension)[11] | 200 MIPS @ 180 MHz | Armadillo, Atmel AT91SAM9, GP32, GP2X (first core), Tapwave Zodiac (Motorola i. MX1), Hewlet Packard HP-49/50 Calculators, Sun SPOT, Cirrus Logic EP9302, EP9307, EP9312, EP9315, Samsung S3C2442 (HTC TyTN, FIC Neo FreeRunner[12]), Samsung S3C2410 (TomTom navigation devices)[13] | ||
| ARM922T | Si ARM9TDMI, cache | 8 KB/8 KB, MMU | NXP Semiconductors LH7A40x | |||
| ARM940T | Si ARM9TDMI, cache | 4 KB/4 KB, MPU | GP2X (berthama e dyte), Meizu M6 Mini Player[14][15] | |||
| ARM9E | ARMv5TE | ARM946E-S | Thumb, Enhanced DSP instructions, caches | ndryshore, memorje te ciftuara ngusht, MPU | Nintendo DS, Nokia N-Gage, Canon PowerShot A470, Canon EOS 5D Mark II[16], Conexant 802.11 chips, Samsung S5L2010 | |
| ARM966E-S | Thumb, Enhanced DSP instructions | no cache, TCMs | ST Micro STR91xF, includes Ethernet[17] | |||
| ARM968E-S | Si ARM966E-S | pa cache, TCMs | NXP Semiconductors LPC2900 | |||
| ARMv5TEJ | ARM926EJ-S | Thumb, Jazelle DBX, Enhanced DSP instructions | ndryshore, TCMs, MMU | 220 MIPS @ 200 MHz, | Celularet: Sony Ericsson (K, W series); Siemens dhe Benq (serite x65 dhe me te reja); LG Arena; Texas Instruments OMAP1710, OMAP1610, OMAP1611, OMAP1612, OMAP-L137, OMAP-L138; Qualcomm MSM6100, MSM6125, MSM6225, MSM6245, MSM6250, MSM6255A, MSM6260, MSM6275, MSM6280, MSM6300, MSM6500, MSM6800; Freescale i.MX21, i.MX27, Atmel AT91SAM9, NXP Semiconductors LPC3000, GPH Wiz, NEC C10046F5-211-PN2-A SoC – berthame e padokumentuar ne ATi Hollywood çipin e grafikes te perdorur ne Wii,[18] Samsung S3C2412 perdorur ne kontrolluesin e Squeezebox Duet. Squeezebox Radio; NeoMagic MiMagic Family MM6, MM6+, MM8, MTV; Buffalo TeraStation Live (NAS); Telechips TCC7801, TCC7901;ZiiLABS' ZMS-05 sistem ne nje çip; Western Digital MyBook I World Edition. | |
| ARMv5TE | ARM996HS | Procesor pa ore, si ARM966E-S | pa caches, TCMs, MPU | |||
| ARM10E | ARMv5TE | ARM1020E | 6-stage pipeline, Thumb, Enhanced DSP instructions, (VFP) | 32 KB/32 KB, MMU | ||
| ARM1022E | Si ARM1020E | 16 KB/16 KB, MMU | ||||
| ARMv5TEJ | ARM1026EJ-S | Thumb, Jazelle DBX, intruksione te avancuara DSP, (VFP) | ndryshore, MMU ose MPU | Western Digital MyBook II World Edition;Conexant so4610 dhe so4615 ADSL SoC | ||
| XScale | ARMv5TE | 80200/IOP310/IOP315 | I/O Processor, Thumb, intruksione te avancuara DSP | |||
| 80219 | 400/600 MHz | Thecus N2100 | ||||
| IOP321 | 600 BogoMips @ 600 MHz | Iyonix | ||||
| IOP33x | ||||||
| IOP34x | 1–2 core, RAID Acceleration | 32K/32K L1, 512K L2, MMU | ||||
| PXA210/PXA250 | Procesor aplikacionesh, 7-stage pipeline | PXA210: 133 and 200 MHz, PXA250: 200, 300, and 400 MHz | Zaurus SL-5600, iPAQ H3900, Sony CLIÉ NX60, NX70V, NZ90 | |||
| PXA255 | 32KB/32KB, MMU | 400 BogoMips @ 400 MHz; 371–533 MIPS @ 400 MHz[19] | Gumstix basix & connex, Palm Tungsten E2, Zaurus SL-C860, Mentor Ranger & Stryder, iRex ILiad | |||
| PXA263 | 200, 300 and 400 MHz | Sony CLIÉ NX73V, NX80V | ||||
| PXA26x | default 400 MHz, up to 624 MHz | Palm Tungsten T3 | ||||
| PXA27x | Procesor aplikacionesh | 32 KB/32 KB, MMU | 800 MIPS @ 624 MHz | Gumstix verdex,"Trizeps-Modules" Arkivuar 28 korrik 2011 tek Wayback Machine PXA270 COM, HTC Universal, HP hx4700, Zaurus SL-C1000, 3000, 3100, 3200, Dell Axim serite x30, x50, dhe x51, Motorola Q, Balloon3, Trolltech Greenphone, Palm TX, Motorola Ezx Platform A728, A780, A910, A1200, E680, E680i, E680g, E690, E895, Rokr E2, Rokr E6, Fujitsu Siemens LOOX N560, Toshiba Portégé G500, Trēo 650-755p, Zipit Z2, HP iPaq 614c Business Navigator. | ||
| PXA800(E)F | ||||||
| PXA3XX (emri i koduar "Monahans") | 32KB/32KB L1, TCM, MMU | 1000 MIPS @ 1.25 GHz | Samsung Omnia | |||
| PXA900 | Blackberry 8700, Blackberry Pearl (8100) | |||||
| IXC1100 | Control Plane Processor | |||||
| IXP2400/IXP2800 | ||||||
| IXP2850 | ||||||
| IXP2325/IXP2350 | ||||||
| IXP42x | NSLU2 IXP460/IXP465 | |||||
| ARM11 | ARMv6 | ARM1136J(F)-S[20] | 8-stage pipeline, SIMD, Thumb, Jazelle DBX, (VFP), instruksione te avancuara DSP | ndryshore, MMU | 740 @ 532–665 MHz (i.MX31 SoC), 400–528 MHz | Texas Instruments OMAP2420 (Nokia E90, Nokia N93, Nokia N95, Nokia N82), Zune, BUGbase[1], Nokia N800, Nokia N810, Qualcomm MSM7200 (with integrated ARM926EJ-S Coprocessor@274 MHz, perdorur ne Eten Glofiish, HTC TyTN II, HTC Nike), Freescale i.MX31 (used in the original Zune 30gb and Toshiba Gigabeat S), Freescale MXC300-30 (Nokia E63, Nokia E71, Nokia 5800, Nokia E51, Nokia 6700 Classic, Nokia 6120 Classic, Nokia 6210 Navigator, Nokia 6220 Classic, Nokia 6290, Nokia 6710 Navigator, Nokia 6720 Classic, Nokia E75, Nokia N97, Nokia N81), Qualcomm MSM7201A sic u pa tek HTC Dream, HTC Magic, Motorola Z6, HTC Hero, & Samsung SGH-i627 (Propel Pro), Qualcomm MSM7227 used in ZTE Link,[21][22] |
| ARMv6T2 | ARM1156T2(F)-S | 9-stage pipeline, SIMD, Thumb-2, (VFP), instruksione te avancuara DSP | ndryshore, MPU | |||
| ARMv6KZ | ARM1176JZ(F)-S | Si ARM1136EJ(F)-S | ndryshore, MMU+TrustZone | Apple iPhone (original and 3G), Apple iPod touch (1st and 2nd Generation), Conexant CX2427X, Motorola RIZR Z8, Motorola RIZR Z10, NVIDIA GoForce 6100[23]; Telechips TCC9101, TCC9201, TCC8900, Fujitsu MB86H60, Samsung S3C6410 (e.g. Samsung Moment, SmartQ 5), S3C6430[24] | ||
| ARMv6K | ARM11 MPCore | As ARM1136EJ(F)-S, 1–4 core SMP | variable, MMU | Nvidia APX 2500 | ||
| Family | Architecture Version | Core | Feature | Cache (I/D)/MMU | Typical MIPS @ MHz | In application |
| Cortex | ARMv7-A | Cortex-A5 | VFP, NEON, Jazelle RCT and DBX, Thumb-2, 8-stage pipeline, 1–4 core SMP | variable (L1), MMU+TrustZone | up to 1500 (1.5 DMIPS/MHz) | "Sparrow" (ARM code name)[25][26][27] |
| Cortex-A8 | VFP, NEON, Jazelle RCT, Thumb-2, 13-stage superscalar pipeline | variable (L1+L2), MMU+TrustZone | up to 2000 (2.0 DMIPS/MHz in speed from 600 MHz to greater than 1 GHz) | Texas Instruments OMAP3xxx series, SBM7000, Oregon State University OSWALD, Gumstix Overo Earth, Pandora, Apple iPhone 3GS, Apple iPod touch (3rd Generation), Apple iPad (Apple A4 processor), Apple iPhone 4 (Apple A4 processor), Archos 5, FreeScale i.MX51-SOC, BeagleBoard, Motorola Droid, Palm Pre, Rockchip RK2806 and RK2808, Samsung i8910, Sony Ericsson Satio, Touch Book, Nokia N900, Meizu M9, ZiiLABS ZMS-08 system on a chip. | ||
| Cortex-A9 | Application profile, (VFP), (NEON), Jazelle RCT and DBX, Thumb-2, Out-of-order speculative issue superscalar | MMU+TrustZone | 2.5 DMIPS/MHz | |||
| Cortex-A9 MPCore | As Cortex-A9, 1–4 core SMP | MMU+TrustZone | 10,000 DMIPS @ 2 GHz on Performance Optimized TSMC 40G (dual core) (2.5 DMIPS/MHz per core) | Texas Instruments OMAP4430/4440, ST-Ericsson U8500, Nvidia Tegra2 | ||
| ARMv7-R | Cortex-R4(F) | Embedded profile, Thumb-2, (FPU) | variable cache, MPU optional | 600 DMIPS @ 475 MHz | Broadcom is a user, TMS570 from Texas Instruments | |
| ARMv7-ME | Cortex-M4 (codenamed "Merlin")[28] | Microcontroller profile, both Thumb and Thumb-2, FPU. Hardware MAC, SIMD and divide instructions. | MPU optional. | 1.25 DMIPS/MHz | ||
| ARMv7-M | Cortex-M3 | Microcontroller profile, Thumb-2 only. Hardware divide instruction. | no cache, MPU optional. | 125 DMIPS @ 100 MHz | Texas Instruments Stellaris microcontroller family, ST Microelectronics STM32, NXP Semiconductors LPC1700, Toshiba TMPM330FDFG Arkivuar 14 qershor 2011 tek Wayback Machine, Ember's EM3xx Series, Atmel AT91SAM3, Europe Technologies EasyBCU, Energy Micro's EFM32, Actel's SmartFusion Arkivuar 18 qershor 2013 tek Wayback Machine | |
| ARMv6-M | Cortex-M0 (codenamed "Swift")[29] | Microcontroller profile, Thumb-2 subset (16-bit Thumb instructions & BL, MRS, MSR, ISB, DSB, and DMB). | No cache. | 0.9 DMIPS/MHz | NXP Semiconductors NXP LPC1100[30], Triad Semiconductor [31], Melfas[32], Chungbuk Technopark [33], Nuvoton [34], austriamicrosystems [35], Rhom [36] | |
| Cortex-M1 | FPGA targeted, Microcontroller profile, Thumb-2 subset (16-bit Thumb instructions & BL, MRS, MSR, ISB, DSB, and DMB). | None, tightly coupled memory optional. | Up to 136 DMIPS @ 170 MHz[37] (0.8 DMIPS/MHz,[38] MHz achievable FPGA-dependent) | Actel ProASIC3, ProASIC3L, IGLOO and Fusion PSC devices Arkivuar 7 korrik 2011 tek Wayback Machine, Altera Cyclone III, other FPGA products are also supported e.g. Synplicity | ||
| Family | Architecture Version | Core | Feature | Cache (I/D)/MMU | Typical MIPS @ MHz | In application |
Arkitektura
Për një kohe te gjate ka qene një "Manual referimi për arkitekturën ARM", duke dalluar ndërfaqet qe te gjithë procesorët ARM duhet te mbajnë (si psh semantikat e udhëzimit) nga detajet e implementimit qe mund te ndryshojnë. Arkitektura ka evoluar me kalimin e kohës, dhe duke filluar me arkitekturën v7, janë përcaktuar tre "profile": "A"-ja (aplikacion), "R"-ja (ne kohe reale), dhe "M"-ja (mikrokontrollues).
Profilet lejohen te ndajnë arkitekturën. Për shembull profili ARMv7-M është i dalluar sepse mban vetëm modën Thumb processor dhe prandaj ekzekuton instruksione Thumb2, dhe profili ARMv6-M është një nënndarje e profilit ARMv7-M (duke mbajtur me pak instruksione).
Kompleti i instruksioneve
Për t'a mbajtur projektimin te pastër, te thjështë dhe te shpejte, implementimi origjinal i ARM-se u vendos pa mikrokod, si procesori shume me i thjështë 8-bit 6502 i përdorur ne mikrokompjuterat e mëparshëm Acorn.
Tiparet RISC
Arkitektura ARM ka këto tipare RISC:
- Ngarkon/ruan arkitekturën.
- Nuk mbështet akses te padrejtuar ne memorie (qe tani mbështetet ne bërthamat ARMv6, me disa përjashtime te lidhur me ngarkimin/ruajtjen e instruksioneve me shume fjale).
- File regjistri uniforme 16 × 32-bit.
- Është rregulluar gjerësia 32 bit e instruksionit per te lehtësuar deshifrimin dhe pipelining, duke ulur dendësinë e kodit. Me vone, "Thumb mode" rriti dendësinë e kodit.
- Me se shumti ekzekutim një-ciklik.
Për te kompensuar për projektimin e thjështë, krahasuar me procesorët bashkëkohor si Intel 80286 dhe Motorola 68020, disa tipare te tjera projektimi u përdoren:
- Ekzekutim i kushtezuar i shumicës se instruksioneve, duke kompensuar për mungesën e një parashikues degëzimi.
- Instruksionet aritmetike ndryshojnë kodet e kushtëzimit vetëm kur dëshirohen.
- Barrel shifter 32-bit qe mund te përdoret pa ç'avantazh ne performance me shumicën e instruksioneve aritmetike dhe llogaritjeve te adresave.
- Mënyra adresimi te fuqishme me indekse.
- Një rregjister lidhjesh për thirrje te shpejte te funksioneve.
- Nënsistem ndërprerjeje i thjështë por i shpejte i nivelit te dyte te përparësisë me banka regjistri te ndryshuara.
Ekzekutimi i kushtezuar
Tipari i ekzekutimit te kushtezuar (i quajtur predication) është implementuar me një selektorë kodi kushtëzimi 4-bit (i quajtur predicate) për çdo instruksion; një nga kodet 4-bit rezervohet si "kod daljeje" për te specifikuar disa instruksione te pakushtëzuara, por pothuajse te gjithë instruksionet e zakonshme janë te kushtëzuara. Shumica e arkitekturave te CPU-ve kane vetëm kode te kushtëzuara ne instruksionet e degëzuara.
Kjo pakëson ne mënyre te konsiderueshme bit-et e kodimit te disponueshme për zhvendosje ne instruksionet e aksesit ne memorie, por nga ana tjetër shmang instruksionet e degëzuara gjate gjenerimit te kodit për statement-et e vegjël "if". Shembulli standard për këtë është algoritmi Euklidian i bazuar ne zbritje:
Ne gjuhen e programimit C, cikli është:
while (i != j) { if (i > j) i -= j; else j -= i; }Ne assembly-n e ARM-se, cikli është:
loop CMP Ri, Rj ; vendos kushtin "NE" nëse (i != j), ; "GT" nëse (i > j), ; ose "LT" nëse (i < j) SUBGT Ri, Ri, Rj ; nëse "GT" (me e madhe se), i = i-j; SUBLT Rj, Rj, Ri ; nëse "LT" (me e vogle se), j = j-i; BNE loop ; nëse "NE" (jo e barabarte), atëherë ciklii cili shmang degëzimet rreth pjesëzave then dhe else.Vini re se nëse Ri dhe Rj janë te barabarta atëherë asnjë prej instruksioneve SUB nuk do ekzekutohet, duke optimizuar nevojën për një degëzim te kushtezuar për te implementuar kontrollin me while ne fillim te ciklit, për shembull nëse do ishte përdorur SUBLE (me e vogël ose e barabarte).
Një nga mënyrat qe kodi Thumb përdor për te siguruar nje kodim me te dendur është te heqë selektorin 4-bit nga instruksionet e padegëzuara.
Tiparet e tjera
Procesori ARM ka gjithashtu disa tipare qe shihen shume rralle ne arkitektura te tjera RISC, siç është adresimi PC-relativ (ne te vërtete, tek ARM-ja PC është një nga 16 regjistrat e saj) dhe mënyrat e adresimit pre- dhe post-increment.
Një tjetër gjë për t'u vërejtur është se ARM ka ekzistuar për një fare kohe, me kompletin e instruksioneve duke u rritur me kalimin e kohës. Disa procesore me te hershem ARM (para ARM7TDMI), për shembu ll, nuk kane instruksion për te ruajtur një sasi 2-byte, pra, për to nuk është e mundur te krijojnë kod efikas qe sillet ne mënyre te njëjte me objektet e C te tipit "volatile int16_t".
Bashkëprocesorët
Arkitektura siguron një mënyre jo-intrusive për te zgjeruar kompletin e instruksioneve duke përdorur "bashkëprocesoret" qe mund te adresohen duke përdorur MCR, MRC, MRRC, MCRR, dhe instruksione te tjera te ngjashme. Hapësira e bashkëprocesorit ndahet logjikisht ne 16 bashkëprocesore me numra 0 deri ne 15, ku bashkëprocesori 15 (cp15) është i rezervuar per disa funksione kontrolli tipike si menaxhimi i cache-ve dhe operimin e MMU (te procesorët qe e kane një te tille).
Ne aparaturat e bazuara ne ARM, pajisjet periferike janë zakonisht te lidhura me procesorin duke hartuar regjistrat e tyre fizike ne hapësirën e memories ARM ose ne hapësirën e bashkëprocesorit ose duke lidhur një tjetër pajisje e cila pastaj lidhet me procesorin. Hyrjet ne bashkëprocesor kane vonese me te vogël keshtuqe disa periferike (për shembull kontrolluesi i nderprerjeve XScale) janë projektuar qe te jene te arritshem ne te dy mënyrat (përmes memories dhe përmes bashkëprocesoreve). Ne raste te tjera, projektuesit e çipeve integrojnë hardware vetëm duke përdorur mekanizmin e bashkëprocesorit. Per shembull, një motor për përpunim imazhesh mund te jete një bërthame e vogël ARM7TDMI e kombinuar me një bashkëprocesor qe ka veprime te specializuara për te mbajtur një komplet specifik primitivesh transkodimi HDTV.
Thumb
Për te përmirësuar dendësinë e kodit te kompiluar, procesorët nga ARM7TDMI e me pas kane paraqitur modën Thumb. ("T"-ja ne "TDMI" tregon tiparin Thumb.) Ne këtë mode, procesori ekzekuton instruksione 16-bit. Shumica e këtyre instruksioneve Thumb 16 bit hartohen direkt me instruksionet ARM. Kursimi i hapësirës vjen duke bere te nënkuptueshme disa madhësi te instruksioneve dhe duke limituar numrin e mundësive krahasuar me instruksionet e plota ne modën ARM.
Ne Thumb, kodet me te vogla te operimit kane me pak funksionalitet. Për shembull, vetëm degëzimet mund te jene te kushtëzuara, she shume kode operimi kane akses te kufizuar vetëm ne gjysmën e regjistrave te CPU-se. Kodet e shkurtra te operimit japin përmirësim te përgjithshëm te dendësisë se kodit, edhe pse disa veprime kërkojnë instruksione ekstra. Ne situata ku gjerësia e portës se memories është me pak se 32-bit, kodet e shkurtra Thumb te operimit japin performance ne rritje ne krahasim me kodin 32-bit te ARM, meqë me pak kod programi ka nevoje te ngarkohet ne procesor përmes gjerësisë se vogël te memories.
Hardware-t e ngulitur, si Game Boy Advance, zakonisht kane një sasi te vogël te RAM-it te arritshëm me një datapath te plote 32-bit; shumica arrihet me një datapath dytesor 16-bit ose me te ngushte. Ne këtë situate, zakonisht kodi Thumb kompilohet dhe optimizohen manualisht disa nga sektorët me me shume pune intensive te CPU, duke përdorur instruksione ARM te plota 32-bit, duke vendosur këto instruksione me te gjera ne memorie 32-bit te arritshme nga cdo bus.
Procesori i pare me një ckodues instruksionesh Thumb ishte ARM7TDMI. Te gjithë ARM9 dhe familjet e mëvonshme, duke përfshire XScale, kane përmbajtur një ckodues instruksionesh Thumb.
Instruksionet e përmirësimit te DSP
Për te përmirësuar arkitekturën ARM për perpunim sinjalesh digjitale dhe aplikacioneve te multimedias, disa instruksione te reja iu shtuan kompletit.[40] Keto tregohen me nje "E" ne emrat e arkitekturave ARMv5TE dhe ARMv5TEJ. Variantet E perfshijne gjithashtu T, D, M, dhe I.
Jazelle
- Artikulli kryesor: Jazelle
Jazelle është nje teknike qe lejon Java Bytecode te ekzekutohet direkt ne arkitekturen ARM si nje gjendje (dhe komplet instruksionesh) e trete ekzekutimi sebashku me ARM dhe Thumb-mode. Kjo gjendje tregohet me "J" ne arkitekturen, dhe ne emrat e berthamave ARM9EJ-S dhe ARM7EJ-S. Mbështëtja per kete gjendje është e nevojshme duke filluar nga ARMv6 (pervec profilit ARMv7-M), edhe pse berthamat me te reja perfshijne vetem nje implementim te thjështë qe nuk siguron pershpejtim hardware.
Thumb-2
Teknologjia Thumb-2 u shfaq ne berthamen ARM1156, e shpallur ne 2003. Thumb-2 zgjeron kompletin e intruksioneve Thumb te limituar ne 16-bit me me teper intruksione 32-bit per t'i dhene kompletit te instruksioneve nje shkalle me te larte. Nje qellim i caktuar per Thumb-2 është te arrije dendesi kodi te ngjashme me ate te Thumb-it me performance te ngjashme me ate te kompletit te instruksioneve te ARM-se ne memorje 32-bit. Mund te themi se ne ARMv7, ky qellim u arrit.
Thumb-2 zgjeron kompletin e instruksioneve ARM dhe Thumb me edhe me shume instruksione, duke perfshire manipulimin e bit-field, degezimeve te tabelave, dhe ekzekutimit te kushtezuar. Nje "Gjuhe Assemblu e Unifikuar" (UAL) mbështët edhe brezin e instruksioneve te ARM, edhe te Thumb-2 nga i njejti kod burim; versionet e Thumb te pare ne procesoret ARMv7 jane aq te afta sa kodi ARM (duke perfshire aftesine per te shkruar manovruesa nderpresish). Kjo kerkon pak kujdes, she perdorim te nje instruksioni te re "IT" (if-then), qe lejon deri ne 4 instruksione te njepasnjeshme te ekzekutohen bazuar ne nje kusht te testuar. Gjate kompilimit ne kod ARM, kjo ghe injorohet, por gjate kompilimit ne Thumb-2 kjo krijon nje intruksion. Per shembull:
; nqs (r0 == r1)CMP r0, r1ITE EQ ; ARM: nuk është kod ... Thumb: instruksion IT; atehere r0 = r2;MOVEQ r0, r2 ; ARM: e kushtezuar; Thumb: kusht nepermjet ITE 'T' (atehere); perndryshe r0 = r3;MOVNE r0, r3 ; ARM: e kushtezuar; Thumb: kusht nepermjet ITE 'e' (perndryshe); kujtoni se instruksioni MOV ne Thumb nuk ka asnje bit per te koduar "EQ" ose "NE"Te gjithe çipet ARMv7 mbështësin kompletin e instruksioneve Thumb-2.Disa çipe, si Cortex-M3, mbështësin vetem kompletin e instruksioneve Thumb-2. Çipe te tjere ne serite Cortex dhe ARM11 mbështësin edhe "moden me komplet instruksionesh ARM" dhe "moden me komplet instruksionesh Thumb-2".[41][42][43]
Mjedisi i ekzekutimit te Thumb-it (ThumbEE)
ThumbEE, i njohur gjithashtu si Thumb-2EE, dhe i tregtuar si Jazelle RCT (Runtime Compilation Target), u shpall ne 2005, dhe u shfaq per here te pare ne procesorin Cortex-A8. ThumbEE është nje mode e katert procesori, duke bere ndryshime te vogla ne kompletin e instruksioneve Thumb te zgjeruar nga Thumb-2. Keto ndryshime e bejne kompletin e instruksioneve vecanerisht te pershtatshem per kod te krijuar gjate ekzekutimit te programit (p.sh. nga kompilimi JIT) ne Mjediset e menaxhuara te ekzekutimit. ThumbEE është nje objektiv per gjuhet si Limbo, Java, C#, Perl dhe Python, dhe lejon kompajlerat JIT te nxjerre kod te kompiluar me te vogel pa ndikuar ne performance.
Tiparet e reja te ThumbEE perfshijne kontrolle automatike te pointer-ave null ne cdo instruksion ngarkimi dhe ruajtjeje, nje instruksion per te kontrolluar kufijte e array, akses ne regjistrat r8-r15 (ku mbahet gjendja Jazelle/DBX Java VM), dhe instruksione speciale qe therrasin nje manovrues(handler).[44] Manovruesit jane sektore te vegjel kodi qe therritet shpesh, zakonisht i perdorur per te implementuar nje tipar te nje gjuhe programimi te nivelit te larte, si psh rezervimi i memorjes per nje objekt te ri.
Advanced SIMD (NEON)
Shtojca Advanced SIMD, e tregtuar si teknologjia NEON, është nje komplet instruksionesh SIMD i kombinuar 64- dhe 128-bit, qe siguron pershpejtim te standartizuar per aplikacionet e perpunimit te medias dhe te sinjaleve. NEON mund te ekzekutoje ckodim audio-je MP3 ne CPU me 10 MHz dhe mund te ekzekutoje codec-un e te folurit GSM AMR me me pak se 13 MHz. Ka nje komplet instruksionesh te hollesishem, file regjistrash te ndara dhe hardware ekzekutimi te pavarura. NEON mban numra te plote 8-, 16-, 32- dhe 64-bit dhe punon ne operime SIMD per te manovruar perpunimin e audios dhe videos si dhe perpunimin e grafikes dhe te lojerave. Ne NEON, SIMD mban deri ne 16 pune ne te njejten kohe.
VFP
Teknologjia VFP (Vector Floating Point) është nje shtojce bashkeprocesori ne arkitekturen ARM. Siguron perpunim numrash me presje me nje-precision dhe dopjo-precision me pak shpenzim. VFP siguron perpunim numrash me presje te pershtatshem per nje spektrum te gjere aplikacionesh si PDA, smartphone, kompresim dhe decompresim zeri, grafika tre-dimensionale dhe audio digjitale, printera, dhe aplikacione automotive. Arkitektura VFP gjithashtu mund te ekzekutoje instruksione te shkurtra vektore por keto punojne ne cdo element vektor njeri pas tjetrit dhe nuk ofrojne performancen e vertete te paralelizmit SIMD. Kjo mode mund te jete akoma e dobishme ne aplikacione per procesim grafikash dhe sinjalesh meqe lejon nje reduktim ne madhesine e kodit.
See also
- AMULET – a family of asynchronous ARMs
- ARMulator, ARM Instruction Set Simulator
- ARMware, a virtual machine that emulates an ARM-based PDA.
- QEMU, a virtual machine, supports also a lot of ARM processors (armXXXX, cortex-XX, ti925t, pxa2XX, pxa270-XX, any).
- Inferno
- NXP/Philips LPC2000 ARM7TDMI-S Microcontrollers
- SkyEye simulator – an open source ARM Instruction Set Simulator
- Smartbook
- Texas Instruments OMAP – an ARM core plus DSP and application acceleration cores
- Symbian OS
- Windows CE and Windows Mobile
- iOS
- Android
References
External links
Commons: ARM Microprocessors – Album me fotografi dhe/apo video dhe materiale multimedialeStampa:Linkfarm
- ARM Ltd.
- ARM Documentation
- ARM architecture opcode map, for ARMv4T and ARMv5TE
- TrustZone(TM) Technology
- ARM Microcontroller Development Resources – header files, schematics, CAD files, etc..
- Arm Architecture
- ARM Instruction Set Quick Reference Card
- ARM and Thumb-2 Instruction Set Quick Reference Card
- ARM Architecture Procedure Call Standard
- Xduino project supports easy ARM programming, ARM compiler, IDE, and Arduino syntax (only for Cortex-M3 STM32)
- ARM Processor Instruction Set Architecture
- Advanced RISC Machines, The ARM Instruction Set, a very good overview of ARM
- The ARM-THUMB Procedure Call Standard
- Install Debian on ARM on qemu
- ARM and OMAP architecture history diagram
Stampa:RISC-based processor architectures