ARM Cortex-R
تُعدّ ARM Cortex-R عائلة من معالجات RISC ARM ذات 32 بت و 64 بت، مرخصة من شركة ARM Ltd. صُممت هذه المعالجات خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب معالجة فورية دقيقة وتطبيقات بالغة الأهمية للسلامة . تُطبّق معالجات هذه العائلة نمط ARM Real-time (R)، وهو أحد أنماط البنية الثلاثة، إلى جانب نمط التطبيق (A) المُطبّق في عائلة Cortex-A ، ونمط المتحكم الدقيق (M) المُطبّق في عائلة Cortex-M . تتألف عائلة معالجات ARM Cortex-R حاليًا من Cortex-R4(F)، وCortex-R5(F)، وCortex-R7(F)، وCortex-R8(F)، وCortex-R52(F)، وCortex-R52+(F)، وCortex-R82(F).
ملخص
| 32 بت | |
|---|---|
| سنة | جوهر |
| 2011 | Cortex-R4(F) |
| 2011 | Cortex-R5(F) |
| 2011 | Cortex-R7(F) |
| 2016 | Cortex-R8(F) |
| 2016 | Cortex-R52(F) |
| 2022 | Cortex-R52+(F) |
| 64 بت | |
|---|---|
| سنة | جوهر |
| 2020 | Cortex-R82(F) |
تُعدّ ARM Cortex-R عائلة من أنوية ARM التي تُطبّق نمط R من بنية ARM؛ وهو نمط مُصمّم خصيصًا للتطبيقات عالية الأداء التي تتطلب معالجة فورية صارمة وتُعدّ بالغة الأهمية من حيث السلامة. يُشبه هذا النمط نمط A في معالجة التطبيقات، ولكنه يُضيف إليه ميزات تجعله أكثر مقاومة للأعطال وأكثر ملاءمة للاستخدام في التطبيقات التي تتطلب معالجة فورية صارمة وتُعدّ بالغة الأهمية من حيث السلامة.
تشمل الميزات المضافة في الوقت الفعلي والميزات بالغة الأهمية للسلامة ما يلي:
- ذاكرة مترابطة بإحكام (ذاكرة غير مخزنة مؤقتًا مع ضمان سرعة الوصول)
- تحسين معالجة الاستثناءات في الأجهزة
- تعليمات قسم الأجهزة
- وحدة حماية الذاكرة (MPU)
- معالجة المقاطعات الحتمية بالإضافة إلى المقاطعات السريعة غير القابلة للإخفاء
- نظام تصحيح الأخطاء ECC على ذاكرة التخزين المؤقت L1 والحافلات
- تقنية التزامن الثنائي النواة لتحمل أعطال وحدة المعالجة المركزية
تتضمن بنية Armv8-R ميزات افتراضية مشابهة لتلك المُقدمة في بنية Armv7-A. وتُوفر مرحلتان من الترجمة القائمة على وحدة المعالجة المركزية (MPU) لتمكين عزل أنظمة التشغيل المتعددة عن بعضها البعض تحت سيطرة برنامج إدارة الأجهزة الافتراضية (Hypervisor).
قبل معالج R82، الذي طُرح في 4 سبتمبر 2020، [ 1 ] لم تكن عائلة معالجات Cortex-R مزودة بوحدة إدارة الذاكرة (MMU). لم تكن الطرازات السابقة لـ R82 قادرة على استخدام الذاكرة الافتراضية ، مما جعلها غير مناسبة للعديد من التطبيقات، مثل نظام Linux كامل الميزات . [ 1 ] مع ذلك، لطالما اعتبرت العديد من أنظمة التشغيل في الوقت الحقيقي (RTOS)، التي تركز على التحكم الكامل، غياب وحدة إدارة الذاكرة ميزةً لا عيبًا. [ 1 ] في معالج R82، قد يكون من الممكن تشغيل نظام تشغيل تقليدي في الوقت الحقيقي بالتوازي مع نظام تشغيل يعتمد على الصفحات مثل Linux، حيث يستفيد Linux من وحدة إدارة الذاكرة لتحقيق المرونة، بينما يقوم نظام التشغيل في الوقت الحقيقي بتثبيت وحدة إدارة الذاكرة في وضع الترجمة المباشرة على الصفحات المخصصة له، وذلك للحفاظ على إمكانية التنبؤ الكاملة لوظائف الوقت الحقيقي. [ 1 ]
رخصة ARM
لا تقوم شركة Arm Holdings بتصنيع أو بيع وحدات المعالجة المركزية (CPU) المصممة وفقًا لتصاميمها الخاصة، بل تُرخّص هذه التصاميم الأساسية للجهات المهتمة. وتقدم ARM بنود ترخيص متنوعة، تختلف في التكلفة والمخرجات. وتُزوّد ARM جميع المرخص لهم بوصفٍ متكاملٍ للأجهزة الأساسية لمعالج ARM، بالإضافة إلى مجموعة أدوات تطوير برمجيات كاملة، وحق بيع رقائق السيليكون المصنّعة التي تحتوي على معالج ARM.
تخصيص السيليكون
تتلقى شركات تصنيع الأجهزة المتكاملة (IDM) ملكية معالج ARM الفكرية ( IP) على شكل RTL قابل للتصنيع (مكتوب بلغة Verilog ). وبهذه الصيغة، يصبح بإمكانها إجراء تحسينات وتوسعات على مستوى البنية. وهذا يسمح للشركة المصنعة بتحقيق أهداف تصميم مخصصة، مثل سرعة ساعة أعلى، واستهلاك طاقة منخفض للغاية، وتوسيع مجموعة التعليمات، وتحسينات في الحجم، ودعم تصحيح الأخطاء، وما إلى ذلك. لتحديد المكونات المضمنة في شريحة معالج ARM معينة، يُرجى الرجوع إلى ورقة بيانات الشركة المصنعة والوثائق ذات الصلة.
التطبيقات
يُعدّ معالج Cortex-R مناسبًا للاستخدام في الأنظمة المُتحكّم بها حاسوبيًا والتي تتطلب زمن استجابة منخفضًا للغاية و/أو مستوى عالٍ من الأمان. ومن الأمثلة على التطبيقات الحساسة للسلامة والتي تتطلب استجابة فورية صارمة، نظام الكبح الإلكتروني الحديث في السيارات. لا يقتصر دور هذا النظام على السرعة والاستجابة الفورية لكمّ هائل من بيانات المستشعرات، بل يشمل أيضًا ضمان سلامة الأفراد. إذ قد يؤدي تعطل هذا النظام إلى إصابات بالغة أو حتى فقدان الأرواح.
ومن الأمثلة الأخرى على التطبيقات التي تتطلب وقتاً حقيقياً و/أو تطبيقات بالغة الأهمية للسلامة ما يلي:
- جهاز طبي
- وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)
- وحدات التحكم الإلكترونية (ECU) لمجموعة واسعة من التطبيقات
- الروبوتات
- إلكترونيات الطيران
- التحكم في الحركة
- الأجهزة الطرفية المتقدمة، مثل وحدة تحكم ذاكرة الفلاش ووحدة تحكم واجهة الشبكة
الشهادات
حصلت نواة الملكية الفكرية لمعالج ARM Cortex-R52+ على شهادة في 22 أبريل 2024 تفيد بالامتثال لمتطلبات: [ 2 ]
- مستوى سلامة السيارات D، وهو مستوى السلامة الأكثر صرامة المحدد بواسطة ISO 26262 للبرامج المستخدمة داخل المركبات على الطرق.
- مستوى سلامة النظام 3 المحدد بواسطة معيار IEC 61508 .
حصلت معالجات ARM Cortex-R5 و Cortex-R5F على شهادة في 22 مارس 2024 تفيد بالامتثال لمتطلبات: [ 3 ]
- مستوى سلامة السيارات D المحدد بواسطة ISO 26262.
- مستوى سلامة النظام 3 المحدد بواسطة معيار IEC 61508.
انظر أيضاً
مراجع
- ١ ٢ ٣ ٤ سالتر، جيم (٩ سبتمبر ٢٠٢٠). "معالج Cortex-R82 الجديد من Arm هو أول معالج 64 بت يعمل في الوقت الحقيقي" . arstechnica.com . آرس تكنيكا . تاريخ الاسترجاع: ١١ سبتمبر ٢٠٢٠ .
- ↑ "رقم الشهادة: 968/FSP 2448.01/24" (ملف PDF) . TÜV Rheinland . تاريخ الاسترجاع: 25 يناير 2026 .
{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( link ) - ↑ "رقم الشهادة: 968/FSP 1503.01/24" (ملف PDF) . TÜV Rheinland . تاريخ الاسترجاع: 25 يناير 2026 .
{{cite web}}: CS1 maint: url-status ( link )
روابط خارجية
- الوثائق الرسمية لمعالج ARM Cortex-R
معالج ARM عرض البت موقع ARM الإلكتروني دليل مرجعي تقني من ARM دليل مرجعي لهندسة معمارية ARM Cortex-R4(F) 32 وصلة وصلة ARMv7-R Cortex-R5(F) 32 وصلة وصلة ARMv7-R Cortex-R7(F) 32 وصلة وصلة ARMv7-R Cortex-R8(F) 32 وصلة وصلة ARMv7-R Cortex-R52(F) 32 وصلة وصلة ARMv8 ARMv8-R Cortex-R52+(F) 32 وصلة وصلة ARMv8-R Cortex-R82(F) 64 وصلة وصلة ARMv8-R (AArch64)
- الهجرة
- الانتقال من معالجات MIPS إلى معالجات ARM – arm.com
- الانتقال من معالجات الدفع لكل نبضة (PPC) إلى معالجات ARM – arm.com
- الانتقال من معمارية IA-32 (x86-32) إلى معمارية ARM – arm.com
- آخر
- معالجات ARM
- معالجات دقيقة 32 بت
- معالجات دقيقة 64 بت