أرم9
| معلومات عامة | |
|---|---|
| صمم بواسطة | شركة أرم القابضة |
| الهندسة المعمارية والتصنيف | |
| الهندسة المعمارية الدقيقة | أر إم في 4 تي |
| مجموعة التعليمات | ARM (32 بت) ، Thumb (16 بت) |
| أداء | |
|---|---|
| الحد الأقصى لمعدل ساعة وحدة المعالجة المركزية | 100 ميجا هرتز إلى 600 ميجا هرتز |
| الهندسة المعمارية والتصنيف | |
| الهندسة المعمارية الدقيقة | أر إم في 5 تي إي |
| مجموعة التعليمات | ARM (32 بت) ، Thumb (16 بت) |
| الهندسة المعمارية والتصنيف | |
|---|---|
| الهندسة المعمارية الدقيقة | ARMv5TEJ |
| مجموعة التعليمات | ARM (32 بت) ، Thumb (16 بت) ، Jazelle (8 بت) |
ARM9 هي مجموعة من نوى معالجات RISC ARM ذات 32 بت مرخصة من قبل ARM Holdings لاستخدامها في المتحكمات الدقيقة . [1] تتكون عائلة نوى ARM9 من ARM9TDMI وARM940T وARM9E-S وARM966E-S وARM920T وARM922T وARM946E-S وARM9EJ-S وARM926EJ-S وARM968E-S وARM996HS. تم إصدار نوى ARM9 من عام 1998 إلى عام 2006 ولم يعد يُنصح باستخدامها لتصميمات IC الجديدة؛ تشمل البدائل الموصى بها نوى ARM Cortex-A و ARM Cortex-M و ARM Cortex-R . [ بحاجة لمصدر ]
ملخص
مع هذا الجيل من التصميم، انتقلت ARM من بنية فون نيومان (بنية برينستون) إلى بنية هارفارد (معدلة؛ بمعنى ذاكرة تخزين مؤقتة مقسمة) مع حافلات تعليمات وبيانات منفصلة (وذاكرات تخزين مؤقتة)، مما أدى إلى زيادة سرعتها المحتملة بشكل كبير. [2] ستقوم معظم شرائح السيليكون التي تدمج هذه النوى بتعبئتها كشرائح بنية هارفارد معدلة ، مما يجمع بين حافتي العناوين على الجانب الآخر من ذاكرات التخزين المؤقت المنفصلة لوحدة المعالجة المركزية والذاكرة المقترنة بإحكام.
هناك عائلتان فرعيتان، تقومان بتنفيذ إصدارات مختلفة من بنية ARM.
الاختلافات عن نوى ARM7
تتضمن التحسينات الرئيسية التي طرأت على نوى ARM7 ، والتي تم تمكينها من خلال إنفاق المزيد من الترانزستورات، ما يلي: [3]
- انخفاض إنتاج الحرارة وانخفاض خطر ارتفاع درجة الحرارة.
- تحسينات تردد الساعة. يتيح التحول من خط الأنابيب المكون من ثلاث مراحل إلى خط الأنابيب المكون من خمس مراحل مضاعفة سرعة الساعة تقريبًا، بنفس عملية تصنيع السيليكون.
- تحسينات في عدد الدورات. تم قياس أن العديد من الثنائيات غير المعدلة ARM7 تستغرق حوالي 30% أقل من الدورات للتنفيذ على نوى ARM9. تتضمن التحسينات الرئيسية ما يلي:
- تحميل وتخزين أسرع؛ حيث تكلف العديد من التعليمات الآن دورة واحدة فقط. ويساعد في ذلك كل من بنية هارفارد المعدلة (تقليل التنازع على الناقل والذاكرة المؤقتة) ومراحل خط الأنابيب الجديدة.
- كشف تشابكات خطوط الأنابيب، مما يتيح تحسينات المترجم لتقليل الانسداد بين المراحل.
بالإضافة إلى ذلك، تتضمن بعض نوى ARM9 تعليمات "معالجة الإشارة الرقمية المحسنة"، مثل الضرب والتراكم، لدعم تنفيذات أكثر كفاءة لخوارزميات معالجة الإشارة الرقمية .
إن التحول من بنية فون نيومان يستلزم استخدام ذاكرة تخزين مؤقتة غير موحدة، بحيث لا تقوم عمليات جلب التعليمات بطرد البيانات (والعكس صحيح). تحتوي نوى ARM9 على إشارات منفصلة للبيانات وناقل العناوين، والتي يستخدمها مصممو الرقائق بطرق مختلفة. في معظم الحالات، تقوم بربط جزء على الأقل من مساحة العنوان بأسلوب فون نيومان، المستخدم لكل من التعليمات والبيانات، عادةً بوصلة AHB متصلة بواجهة DRAM وواجهة ناقل خارجية قابلة للاستخدام مع ذاكرة فلاش NOR . لم تعد مثل هذه المعالجات الهجينة معالجات معمارية هارفارد خالصة.
رخصة ARM
لا تقوم شركة ARM Holdings بتصنيع أو بيع أجهزة وحدة المعالجة المركزية بناءً على تصميماتها الخاصة، بل تقوم بترخيص بنية المعالج للأطراف المهتمة. تقدم ARM مجموعة متنوعة من شروط الترخيص، وتختلف في التكلفة والمنتجات. بالنسبة لجميع المرخص لهم، تقدم ARM وصفًا متكاملًا للأجهزة الأساسية لـ ARM، بالإضافة إلى مجموعة كاملة من أدوات تطوير البرامج والحق في بيع السيليكون المصنّع الذي يحتوي على وحدة المعالجة المركزية ARM.
تخصيص السيليكون
يتلقى مصنعو الأجهزة المتكاملة (IDM) عنوان IP لمعالج ARM كـ RTL قابل للتركيب (مكتوب بلغة Verilog ). في هذا النموذج، لديهم القدرة على إجراء تحسينات وإضافات على مستوى البنية. يتيح هذا للشركة المصنعة تحقيق أهداف التصميم المخصصة، مثل سرعة ساعة أعلى، واستهلاك طاقة منخفض للغاية، وإضافات مجموعة التعليمات، وتحسينات الحجم، ودعم التصحيح، وما إلى ذلك. لتحديد المكونات التي تم تضمينها في شريحة وحدة معالجة مركزية ARM معينة، راجع ورقة بيانات الشركة المصنعة والوثائق ذات الصلة.
النوى
| سنة | نوى ARM9 |
|---|---|
| 1998 | أرم9تي دي إم آي |
| 1998 | أرم940تي |
| 1999 | أرم9إي-إس |
| 1999 | أرم966 إي-إس |
| 2000 | أرم920تي |
| 2000 | أرم922ت |
| 2000 | أرم946 إي-إس |
| 2001 | أرم9إي جيه-إس |
| 2001 | أرم926 إي جيه-إس |
| 2004 | أرم968 إي-إس |
| 2006 | أرم996إتش إس |
تدعم عائلة معالجات ARM MPCore متعددة النواة البرامج المكتوبة باستخدام نماذج برمجة المعالجات المتعددة غير المتماثلة ( AMP ) أو المتماثلة ( SMP ) . بالنسبة لتطوير AMP، يمكن اعتبار كل وحدة معالجة مركزية داخل MPCore معالجًا مستقلاً وبالتالي يمكن اتباع استراتيجيات تطوير المعالج الفردي التقليدية. [4]
أرم9تي دي إم آي
ARM9TDMI هو خليفة لنواة ARM7TDMI الشهيرة ، ويعتمد أيضًا على بنية ARMv4T . تدعم النوى المستندة إليها كلًا من مجموعات التعليمات ARM ذات 32 بت و16 بت وتتضمن:
- ARM920T مع 16 كيلوبايت من ذاكرة التخزين المؤقت I/D ووحدة MMU
- ARM922T مع 8 كيلوبايت من ذاكرة التخزين المؤقت I/D ووحدة MMU
- ARM940T مع ذاكرة تخزين مؤقتة ووحدة حماية الذاكرة (MPU)
ARM9E-S و ARM9EJ-S
تطبق ARM9E وشقيقتها ARM9EJ خط أنابيب ARM9TDMI الأساسي ، ولكنها تضيف دعمًا لهندسة ARMv5TE، والتي تتضمن بعض ملحقات مجموعة التعليمات الشبيهة بمعالجة الإشارات الرقمية. بالإضافة إلى ذلك، تم مضاعفة عرض وحدة المضاعف، مما أدى إلى تقليص الوقت المطلوب لمعظم عمليات الضرب إلى النصف. وهي تدعم مجموعات التعليمات ذات 32 بت و16 بت وأحيانًا 8 بت.
- ARM926EJ-S مع تقنية ARM Jazelle ، التي تمكن التنفيذ المباشر لـ 8 بت بايت كود Java في الأجهزة، ووحدة MMU
- أرم946
- أرم966
- أرم968
تستخدم الآلات الحاسبة الرسومية TI -Nspire CX (2011) وCX II (2019) معالج ARM926EJ-S، بتردد 132 و396 ميجا هرتز على التوالي. [5]
رقائق البطاطس
- أرم920تي
- اتميل AT91RM9200 [6]
- وحدة المعالجة المركزية Cirrus Logic EP9315 ARM9، 200 ميجا هرتز
- إن إكس بي آي إم إكس 1
- سامسونج S3C2410، S3C2440، S3C2442، S3C2443
- أرم922ت
سامسونج S3C2416XH-26
_-_board_-_Samsung_S3C2416XH-26-9788.jpg/1280px-TomTom_XL_(4ET03)_-_board_-_Samsung_S3C2416XH-26-9788.jpg)
- أرم925تي
- جهاز OMAP 1510 من شركة Texas Instruments
- أرم926 إي جيه-إس
- أسبيد AST2400
- Cypress Semiconductor EZ-USB FX3
- Microchip Technology ( Atmel سابقًا ) AT91SAM9260، [6] AT91SAM9G ، [7] AT91SAM9M، [8] AT91SAM9N/CN، [9] AT91SAM9R/RL، [10] AT91SAM9X، [11] AT91SAM9XE [12] (انظر AT91SAM9 )
- نينتندو ستارليت ( معالج مساعد لجهاز Wii ) [13]
- نيوفوتون NUC900
- NXP ( شركة Freescale Semiconductor سابقًا ) سلسلة i.MX2، [14] (انظر I.MX )، سلسلة LPC3100 و LPC3200 [15]
- سامسونج S3C2412، S3C2416، S3C2450
- شركة إس تي ميكروإلكترونيكس نوماديك
- Texas Instruments OMAP 850، 750، 733، 730، 5912 (أيضًا 5948، وهو إصدار خاص بالعميل، مصنوع لشركة Bosch)، 1610
- أجهزة Texas Instruments Sitara AM1x، OMAP L137/L138، Davinci DA830/DA850/DM355/DM365
- وحدة تحكم إدارة اللوحة الأساسية HP iLO 4 [16]
- تقنيات 5V 5VT1310/1312/1314
- إس تي ميكروإلكترونيكس SPEAr300/600 [17]
- VIA WonderMedia 8505 و8650
- أرم940تي
- جهاز Conexant CX22490 STB SoC
- أرم946 إي-إس
- وحدة المعالجة المركزية Nintendo NTR ( وحدة المعالجة المركزية لجهاز Nintendo DS )، وحدة المعالجة المركزية TWL ( وحدة المعالجة المركزية لجهاز Nintendo DSi ؛ نفس وحدة المعالجة المركزية لجهاز DS ولكن بسرعة 133 ميجاهرتز بدلاً من 67 ميجاهرتز) [18]
- جهاز NXP Nexperia PNX5230
- أرم966 إي-إس
- إل إس آي لوجيك LSI53C1030
- إس تي ميكروإلكترونيكس STR9 [19]
- أرم968 إي-إس
- نواة ARM9 غير مرجعية
- أنيكا AK32xx
- اتميل AT91CAP9
- CSR كواترو 4300
- أطلس المركزية الثالث
- ديجي NS9215، NS9210 [20]
- هاي سيليكون كيرين K3V1
- إنفينيون تكنولوجيز S-GOLDlite PMB 8875
- ليب فروج LF-1000
- شركة NXP Semiconductors ( شركة Freescale Semiconductor سابقًا ) i.MX1x
- ميدياتيك MT1000، MT6235-39، MT6268، MT6516
- تم استخدام PRAGMATEC RABBITV3 (ARM920T rev 0 (v4l)) في Karotz )
- كوالكوم MSM6xxx
- كوالكوم اثيروس AR6400
- أجهزة تكساس إنسترومنتس TMS320DM365/TMS320DM368 ARM9EJ-S
- زيلوج إنكور! 32
التوثيق
إن كمية الوثائق الخاصة بجميع شرائح ARM هائلة، وخاصة بالنسبة للمبتدئين. إن الوثائق الخاصة بالميكروكنترولر من العقود الماضية يمكن بسهولة أن تكون شاملة في وثيقة واحدة، ولكن مع تطور الشرائح، نمت الوثائق أيضًا. ومن الصعب بشكل خاص استيعاب الوثائق الإجمالية لجميع شرائح ARM لأنها تتكون من وثائق من الشركة المصنعة للدوائر المتكاملة ووثائق من بائع نواة وحدة المعالجة المركزية ( ARM Holdings ).
شجرة التوثيق النموذجية من أعلى إلى أسفل هي: شرائح تسويقية عالية المستوى، ورقة بيانات للشريحة المادية الدقيقة، دليل مرجعي مفصل يصف الأجهزة الطرفية الشائعة والجوانب الأخرى للشرائح المادية ضمن نفس السلسلة، دليل مرجعي لمعالج ARM الأساسي الدقيق داخل الشريحة، دليل مرجعي لهندسة ARM الأساسية والتي تتضمن وصفًا تفصيليًا لجميع مجموعات التعليمات.
- شجرة التوثيق (من الأعلى إلى الأسفل)
- شرائح تسويقية لمصنعي الدوائر المتكاملة.
- بيانات الشركة المصنعة للدوائر المتكاملة.
- دليل مرجعي لمصنع IC.
- أدلة مرجعية أساسية لـ ARM.
- أدلة مرجعية حول هندسة ARM.
لدى الشركة المصنعة للدوائر المتكاملة مستندات إضافية، بما في ذلك: أدلة مستخدم لوحة التقييم، وملاحظات التطبيق، والبدء في استخدام برامج التطوير، ومستندات مكتبة البرامج، والأخطاء، والمزيد.
انظر أيضا
- هندسة ARM
- قائمة معماريات ونوى ARM
- جيه تي أي جي
- مقاطعة ، معالج المقاطعة
- أنظمة التشغيل في الوقت الحقيقي ، مقارنة بين أنظمة التشغيل في الوقت الحقيقي
مراجع
- ^ صفحة عائلة ARM9 على الويب؛ ARM Holdings.
- ^ فوربر، ستيف (2000). هندسة نظام ARM على الشريحة . ص 344. ISBN 0201675196.
- ^ "أداء نواة ARM9TDMI وARM9E-S مقارنة بنواة ARM7TDMI"، العدد 1.0، بتاريخ 9 فبراير 2000، شركة ARM المحدودة.
- ^ "MPCore Sample Code". مؤرشف من الأصل في 11 أبريل 2015.
- ^ "Teardown Tuesday: Graphing Calculator - News". www.allaboutcircuits.com . تم الاسترجاع في 2021-07-12 .
- ^ حلول Atmel Legacy ARM-Based؛ Atmel.
- ^ متحكمات SAM9G ARM9؛ Atmel.
- ^ متحكمات SAM9M ARM9؛ رقاقة دقيقة.
- ^ متحكمات SAM9N/CN ARM9؛ Atmel.
- ^ متحكمات SAM9R/RL ARM9؛ Atmel.
- ^ متحكمات SAM9X ARM9؛ Atmel.
- ^ متحكمات SAM9XE ARM9؛ Atmel.
- ^ "Hardware/Starlet". Wiibrew . مؤرشف من الأصل في 16 مايو 2020 . تم الاسترجاع 14 يونيو 2020 .
- ^ i.MX28 معالجات التطبيقات؛ NXP.
- ^ "سلسلة LPC3100/200: وحدات تحكم دقيقة تعتمد على Arm9|NXP". www.nxp.com . تم الاسترجاع في 2018-07-27 .
- ^ "iLO 4 Cryptographic Module FIPS 140-2 Non-Proprietary Security Policy" (PDF) . Hewlett Packard Enterprise. 10 فبراير 2016.
- ^ "معالجات SPEAr ARM 926 الدقيقة - STMicroelectronics".
- ^ GBATEK - معلومات تقنية عن GBA/NDS - أكواد تعريف ARM CP15؛ Martin Korth
- ^ متحكمات STR9 ARM9؛ STMicroelectronics.
- ^ "عائلة معالجات NET+ARM NS9210/NS9215 32 بت" (PDF) . Digi International .
روابط خارجية
- الوثائق الرسمية لـ ARM9
- الموقع الرسمي لـ ARM9
- دليل مرجعي للهندسة المعمارية: ARMv4/5/6
- أدلة مرجعية أساسية: ARM9E-S، ARM9EJ-S، ARM9TDMI، ARM920T، ARM922T، ARM926EJ-S، ARM940T، ARM946E-S، ARM966E-S، ARM968E-S
- أدلة مرجعية للمعالج المساعد: VFP9-S (الفاصلة العائمة)، MOVE (MPEG4)
- بطاقات مرجعية سريعة
- التعليمات: الإبهام (1)، الذراع والإبهام-2 (2)، النقطة العائمة المتجهة (3)
- التعليمات البرمجية: Thumb (1, 2)، ARM (3, 4)، توجيهات GNU Assembler 5.
