嵌入式微处理器(Embedded Miero Processor Unit,EMPU)是从通用计算机中的中央处理器发展而来的。在应用中,将嵌入式微处理器装配在专门设计的电路板上,只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件,而去除其他的冗余功能部分,以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和通用中央处理器相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。嵌入式微处理器及其存储器、总线、外设等安装在一块电路板上,称为单板计算机,如STD-BUS、PC104等。近年来,以ARM为首的嵌入式微处理器得到了极大的发展和推广。除此之外,还出现了很多专用的嵌入式微处理器,如集成了多轴加速度仪、陀螺仪、磁力计和压力计传感器的测量和数据分析的处理器—MEMS惯性测量单元(Inertial Measurement Units,IMUs)等。
以ARMll系列处理器的功能为例,它的核心面积在2mm2下,能以65nm制造工艺达到800MHz~1GHz以上频率,可集成1~4个内核,包括以下几个方面。
(1)具备ARMv6指令集架构ARMThumb指令集,可以减少高达普通处理器35%的内存带宽和大小需求。
(2)用于执行高效嵌入式Java的ARMJazelle技术。
(3)具有ARMDSP扩展。
(4)SIMD(单指令多数据)媒体处理扩展可提供2倍的视频处理性能。
(5)作为SoC安全基础的ARMTmstZone技术(ARM1176JZ-S和ARM1176JZF-S处理器)。
(6)Thumb-2技术(仅ARM1156(F)-S),可提高性能、能效和代码密度。(www.xing528.com)
(7)低功耗,0.21mW/MHz(65G),包括高速缓存控制器,节能关闭模式能够处理高级工艺中的静态漏电情况。
(8)高性能整数处理器,8阶段整数管道可提供高时钟频率(对于ARMl156T2(F)-S为9阶段);单独的加载-存储和算术管道;分支预测和返回栈。
(9)高性能内存系统设计,支持4~64kbit/S高速缓存大小,针对多媒体应用领域的、带DMA的可选紧密耦合内存;对于媒体处理和网络应用领域,高性能64位内存系统加快了数据存取速度;ARMv6内存系统架构加快了操作系统上下文切换速度。
(10)矢量中断接口和低中断延迟模式提高了中断响应速度和实时性能。
(11)用于汽车/工业控制和三维图形加速的可选矢量浮点协处理器(ARM1136JF-S、ARM1176JZF-S和ARM1156T2F-S处理器)。
(12)所有ARMll系列处理器都作为符合ARM-Synopsys参考方法的可交付项来提供,从而显著缩短了生成内核的特定技术实现的时间以及生成一组完整的行业标准视图和模型的时间。
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