arquitecturas arm
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ArquitecturaArquitecturaArquitecturaArquitecturassss yyyy
procesadores ARMprocesadores ARMprocesadores ARMprocesadores ARM
Las arquitecturas ARM que forman los procesadores,
tienen una gran importancia dentro del mundo de la
computacin debido a sus avances en cuanto a consumo y
rendimiento. Debido a las licencias que concede sobre sus
arquitecturas, ha crecido rpidamente casi copando el
mercado de los microcomputadores y electrnica de
consumo
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Antonio Snchez Perea
1.11.11.11.1 HistoriaHistoriaHistoriaHistoriaAcorn Computer fue el fabricante de los equipos Micro BBC [2],
que utilizaban un procesador MOS 6502. El nuevo proyecto de esta
empresa comenz en Octubre de 1983 donde se buscaba un procesador
con una arquitectura similar a la del MOS 6502, pero ms avanzada, para
hacer competencia al IBM PC lanzado en 1981. La eleccin de este
procesador es porque la empresa Acorn ya contaba con una extensa lnea
de ordenadores personales basados en este y as se conseguira que los
desarrolladores de software se sintieran cmodos en su trabajo.
El primer procesador ARM se fabric en abril de 1985, se bautiz
como ARM1, aunque slo fue una prueba y no se us comercialmente.
Para el mercado se cre el ARM2 en 1986. Su primer uso fue para losBBC Micro1. Este ARM2 destacaba por sus 32 bits de bus de datos, bus
de direcciones de 26 bits y 16 registros de 32 bits. Los 26 bits del bus de
direcciones limitaba la zona de memoria de programas a 64 MB (226).Los
6 bits restantes hasta 32 fueron utilizados como flags de estados.
Probablemente el ARM2 fue el procesador de 32 bits ms simple y
til del mundo, ya que slo contaba con 30.000 transistores (el Motorola
68000, tambin de los aos 80, deba su nombre al nmero de
transistores). Esta simplicidad en gran medida es debida a no tener
microcdigo ni memoria cach. Su sucesor, el ARM3, contaba con 4 KB
de memoria cach, que mejoraba bastante su rendimiento.
1 Serie de microcomputadores y perifricos fabricados por Acorn
Computers
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La empresa ARM comenz a trabajar con Apple y a principios de
1992 lanzaron el ARM6. Apple lo utiliz como base para su PDA Apple
Newton'. La empresa DEC licenci esta arquitectura y produjo el
StrongARM. Este ltimo procesador funcionaba a una frecuencia de
233Mhz y consuma slo 1 vatio.
Es considerado el primer procesador RISC fabricado
comercialmente. [1]
1.21.21.21.2 LicenciasLicenciasLicenciasLicenciasAcorn hizo sus arquitecturas licenciables, esto es, ellos venden el
ncleo de la arquitectura y con unos pocos cambios en el diseo se poda
construir microcontroladores o CPUs completas basadas en este. El gran
xito de esto radica en que con estos pequeos cambios se puedenrealizar en las ya existentes fbricas de semiconductores, con lo que la
nueva inversin econmica es mnima.
La implementacin que ms xito ha tenido ha sido la del
ARM7TDMI con cientos de millones de ventas.[1]
1.31.31.31.3 Ncleos ARMNcleos ARMNcleos ARMNcleos ARMA continuacin vamos a mostrar una tabla con los principales
ncleos licenciados por esta marca.
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FamiliaFamiliaFamiliaFamilia ArquitecturaArquitecturaArquitecturaArquitectura CaractersticasCaractersticasCaractersticasCaractersticas
ARM1 ARMv1 Primer ncleo fabricado.
ARM2 ARMv2 Agrega la instruccin MUL (Multiplicar)
ARMv2a Integra grficos y entrada/salida
ARM3 ARMv2a Primero en integrar memoria cach
ARM7 ARMv3 Elimina el bus del coprocesador matemtico
ARM7T
DMI
ARMv4T Pipeline de 3 etapas y cach
StrongA
RM
ARMv4 Pipeline de 5 etapas
Xscale ARMv5TE Pipeline de 7 etapas, instrucciones multimedia
MMX y MMX2
ARM11 ARMv6/T2/Z
K/K
Pipeline de 8 etapas y SIMD
Cortex-
A
ARMv7-A 1 a 4 ncleos, controladores de interrupciones
genrico, superescalar de 13 etapas
Cortex-
R
ARMv7-R Pipeline de 8 u 11 etapas (depende del ncleo)
con dual-core
ARMv6-M Perfil de microcontrolador (procesador +
memoria), hardware para multiplicacin
ARMv7-M Hardware para divisin y multiplicacin
Cortex-
M
ARMv7-ME
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En los siguientes puntos vamos a pasar a estudiar las familias de
procesadores ms recientes y usadas, por ello, vamos a empezar por la
ARM7 y ARM7TDMI (una mejora de la anterior). [1]
1.41.41.41.4 TecnologasTecnologasTecnologasTecnologasAntes de empezar a hablar de procesadores y sus usos, vamos a
definir algunas tecnologas propias que usan estos.
JTAGJTAGJTAGJTAG
JTAG (Joint Test Action Group) es un conjunto de tests de puertos de
acceso y escner de lmites de la arquitectura. Actualmente est
estandarizado como IEEE 1149.1 y se usa para casi todos los
procesadores y circuitos integrados con pines suficientes para realizar el
test.
Thumb/Thumb2Thumb/Thumb2Thumb/Thumb2Thumb/Thumb2
La tecnologa ThumbThumbThumbThumb es una extensin de la arquitectura ARM de 32 bits.
El conjunto de instrucciones Thumb cuenta con un subconjunto de las
funciones ms utilizadas del ARM de 32 bits que se han compromido en
cdigos de operacin de 16 bits. A la hora de la ejecucin, estas
instrucciones de 16 bits son descomprimidas transparentemente a
instrucciones de 32 bits en tiempo real sin prdida de rendimiento.
A la hora de desarrollar se pueden utilizar tanto instrucciones de 32 bits
como de 16 bits, siendo transparente para el programador.
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Para hacer posible esta tecnologa se utiliza un descompresor de
instrucciones Thumb.
La tecnologa Thumb2Thumb2Thumb2Thumb2 (sucedora de Thumb) optimiza el uso de memoria
(hasta un 31% menos), lo cul tambin reduce el precio del sistema. Por
otro lado aumenta el rendimiento hasta un 38%, disminuyendo el consumo
de energa (batera en dispositivos porttiles). Se ha de nombrar que se
trata de una tecnologa retrocompatible, es decir, todos los dispositivos
dotados de Thumb2 son compatibles con Thumb.[4] [5]
JazzeleJazzeleJazzeleJazzele
Es una tecnologa de ARM que es capaz de ejecutar cdigo
bytecode (cdigo intermedio de Java) sobre los ncleos de procesadores
que soporten Jazzele. Es multitarea y est optimizada para ser ejecutado
sobre los mismos sin ningn tipo de traduccin, es decir, directamente. [6]
TrustZoneTrustZoneTrustZoneTrustZone
Se trata de una tecnologa que da soporte a la seguridad, tanto en
pagos, gestin de derechos digitales (DRM), servicios Web y NFC.[17]
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1.51.51.51.5 ARM7/ARM7TDMIARM7/ARM7TDMIARM7/ARM7TDMIARM7/ARM7TDMITras la familia ARM6, que como caractersticas especiales tena sus 28
MIPS a 33Mhz, unidad de coma flotante, y bus para el coprocesador
externo, en ARM7 se introduce la tecnologa Thumb, que con cdigos de
instruccin de 16 bits poda realizar las funciones de un cdigo de 32 bits.
Tambin incluyen depurado JTAG.
Como todos sus predecesores, se basan en una arquitectura Von
Neumann, que recordemos consista en utilizar el mismo dispositivo para
memoria de instrucciones y de datos.
Figura 1.1:Figura 1.1:Figura 1.1:Figura 1.1: Esquema de Arquitectura Von Neumann.
Se introdujo en el mercado en 1994 y fue la arquitectura que hizo
de puerta de entrada al resto de procesadores ARM.
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Normalmente se habla de l a la vez que su sucesor, el
ARM7TDMI ya que este ltimo le ha dado toda la importancia que tiene.
ARM7 y ARM7TDMI se basan en arquitecturas distintas, ARMv3 y
ARMv4T, respectivamente, por eso no pueden englobarse dentro de la
misma familia.
Los procesadores de la familia ARM7 cuenta con una velocidad de
40Mhz y una memoria cach (tanto para instrucciones como para datos)
de 8KB.
Los de la familia ARM7TDMI va desde los 16.8Mhz hasta los
60Mhz, tambin con una memoria cach de 8KB. [1] [7]
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Figura 1.2:Figura 1.2:Figura 1.2:Figura 1.2: Diagrama de bloques de la arquitecturaARM7 [8]
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La figura 1.2 muestra las distintas partes de la arquitectura ARM7
y cmo se conectan entre ellas:
Instruction Decoder & Control LogicInstruction Decoder & Control LogicInstruction Decoder & Control LogicInstruction Decoder & Control Logic tiene la funcionalidad de
decodificar las instrucciones y mandar seales de control a otras partes
del procesador para la ejecucin de las instrucciones.
Address RegisterAddress RegisterAddress RegisterAddress Register es necesario para mantener las 32 direcciones
del bus de direcciones (A[31:0]).
Address IncrementerAddress IncrementerAddress IncrementerAddress Incrementer incrementa la direccin en 4 bytes y la
coloca para usarla en el bus de direcciones.
Register BankRegister BankRegister BankRegister Bank contiene los 31 registros de 32 bits y 6 registros
de estado.
Barrel ShifterBarrel ShifterBarrel ShifterBarrel Shifter se utiliza para cambiar entre buses de datos y
direcciones.
ALUALUALUALU unidad aritmtico lgica de 32 bits.
Write Data RegisterWrite Data RegisterWrite Data RegisterWrite Data Register desde aqu salen los datos que se escriben
en memoria.
Read Data RegisterRead Data RegisterRead Data RegisterRead Data Register, al contrario que WDR sirve para leer datos e
instrucciones de la memoria. El dato ledo se coloca aqu para su uso.
[8]
ARM7TDMIARM7TDMIARM7TDMIARM7TDMI es un procesador de 32 bits RISC (conjunto reducido
de instrucciones). Las siglas TDMI provienen de las siguientes tecnologas
que contiene:
T: Thumb, D: JTAG para depuracin, M: Instrucciones de
multiplicacin e I de ICEBreak.
En cuanto a sus especificaciones podemos decir que se dise
pensando en su posible uso en dispositivos mviles y aparatos de baja
potencia. Es capaz de procesar hasta 130 MIPS y como ya se ha
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comentado, la tecnologa ThumbThumbThumbThumb le proporciona la capacidad de trabajar
tanto con instrucciones de 32 como de 16 bits. [20]
1.5.11.5.11.5.11.5.1AplicacionesAplicacionesAplicacionesAplicaciones
Estas familias de procesadores han tenido usos variados, aqu
vamos a mostrar los ms llamativos:
Router D-Link modelo 604+. iPod. Juice Box: Videoconsola porttil fabricada por Mattel que contiene
un procesador Samsung con arquitectura ARM7TDMI a 66MHz.
La mayora de telfonos mviles Nokia. Nintendo DS(como coprocesador) y la Game Boy Advance. Los robots de limpieza Roombaserie 500, fabricados por iRobot. En dispositivos Perfect Pass: sistema de control de velocidad de
precisin usado en competiciones de esqu acutico y barcos.
Sistema de control de automviles. [20]
1.61.61.61.6 StrongARMStrongARMStrongARMStrongARM
Esta familia de procesadores fueron los sucesores del ARM7EJ yel ARM8, posteriores al ARM7TDMI.
El StrongARM utiliza la arquitectura ARMv4 licenciada por DEC
(Digital Equipment Corporation), el cual posteriormente fue vendido a Intel.
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Este procesador surgi de un proyecto entre DEC y ARM, para
crear el procesador ARM ms rpido hasta entonces.
Inicialmente, el objetivo de uso de este nuevo procesador eran los
PDA y los Set-top Box (Dispositivos para la recepcin y decodificacin de
televisin digital o analgica). [9]
Figura 1.3:Figura 1.3:Figura 1.3:Figura 1.3: Diagrama de bloques de los procesadoresStrongARM [18]
En la figura 1.3 se pueden apreciar los distintas partes del
procesador, del cul vamos a destacar las IMMU y DMMU por ser las ms
novedosas en esta versin. La IMMU y la DMMU (Instruction-Data Memory
Management Unit) son las unidades de gestin de memoria de
instrucciones y datos respectivamente. Cada unidad contiene 32 entradas
que pueden asociar pginas de 4KB, 64KB o 1 MB.[18]
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De esa familia de procesadores hubo varios modelos con
caractersticas distintas que se muestran a continuacin:
1.6.11.6.11.6.11.6.1SASASASA----110110110110
De este modelo de procesador se fabricaron dos versiones. La
primera se empez a comercializar en febrero de 1996 y contaba con una
velocidades de 100, 160 y 200Mhz. Una segunda versin se anunci en
septiembre de ese mismo ao (1996) y trabaja a unas frecuencias de 166
y 233MHz. Ambas contenan una memoria cach de 16KB.
Internamente funciona con un pipeline de 5 etapas que ejecuta las
instrucciones de manera ordenada. Contiene unos 2.5 millones de
transistores y externamente utiliza un encapsulado cuadrado de 20mm de
lado. [9]
1.6.21.6.21.6.21.6.2SASASASA----1100110011001100
Este nuevo procesador fue un derivado de su antecesor, el SA-
110. Fue anunciado por el licenciatario DEC en 1997 y su principal objetivo
de uso eran las PDA. Para ello se adapt la memoria cach y se redujo de16 a 8KB.
Se le aadieron controladores integrados para memoria, PCMCIA
y pantalla LCD a color. Intel fabric a mediados de 1998 un integrado
llamado SA-1101 que proporcionaba perifricos adicionales y puertos de
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E/S tales como salida de vdeo, PS/2, un controlador USB y uno PCMCIA
que sustituye al del SA-1100.
Posteriormente Intel compra el diseo del SA-1100 y con l la
planta de produccin de DEC en Massachusetts.
Al igual que su predecesor tambin tena unos 2.5 millones de
transistores y un encapsulado cuadrado.[9]
1.6.31.6.31.6.31.6.3SASASASA----1110111011101110
Este procesador tambin deriva del SA-110 y es desarrollado
ntegramente por Intel. Dispona de dos versiones, una a 133MHz y otra a
206Mhz. Se diferencia del SA-1100 por el soporte para SDRAM a 66MHz
y 103MHz para cada una de las frecuencias de procesador
respectivamente.
Fue utilizado en PDAs, como el iPAQ o el Jornada, de HP, el
Sharp SL serie 5000 y el Simputer, una PDA basada en Linux.[9]
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1.6.41.6.41.6.41.6.4SASASASA----1500150015001500
Tambin fue un derivado del SA-110, desarrollado pensando en
decodificadores y soportaba unas frecuencias de 200 a 300MHz. DEC slo
produjo algunas muestras e Intel nunca lo lleg a comercializar.[9]
1.71.71.71.7 ARM9TDMIARM9TDMIARM9TDMIARM9TDMIEsta familia de procesadores, al igual que la mayora de sus
predecesores, utiliza una arquitectura RISC de 32 bits. Es importante
comentarla porque ARM dio un salto en estas arquitecturas, de
procesadores basados en la arquitectura de Von Neumann a la
arquitectura Harvard, que recordemos que separaba memoria para datos y
para instrucciones (tambin las memorias cach), aunque la mayora
adoptaron un enfoque hbrido, combinando los dos buses (para datos e
instrucciones) y dos cachs con una memoria compartida.[3]
Alguna de sus mltiples aplicaciones son:
Cmaras digitales, como la Canon EOS 5D Mark II. Calculadora HP 50g a 90MHz Sistema Blue&Me de Fiat, usado para conectar sistemas del
usuario con el vehculo (mvil, msica, ). El circuito encargado de la conectividad WiFi de la PlayStation
Portable (PSP).
SmartPhones: HTC Wizard, LG Cookie, Nokia N-Gage, SonyEricsson series K, M y W.
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1.81.81.81.8 XscaleXscaleXscaleXscaleTras los procesadores ARM9TDMI surgieron el ARM9E y ARM10E
que usaban tambin la arquitectura ARMv5, pero la serie fuerte fueron los
procesadores XScale licenciados por Intel y Marvell.
Se basa en una arquitectura ARMv5TE y lo forman varias familias
que comentaremos ms abajo.
Esta arquitectura ejecuta instrucciones en 7 etapas y para la
ejecucin de instrucciones de memoria, 8 etapas. No contiene
instrucciones de punto flotante. Usa 2 memorias cach, una para
instrucciones y otra para datos, ambas de 32KB, aunque las ltimas
versiones de la arquitectura ya incorporan cach de segundo nivel de
512KB. Se considera el sucesor del StrongARM, del cual hemos hablado
anteriormente.
Todas las generaciones de procesadores con Xscale son de 32bits y usan tecnologas de 0.18m y de 0.13m.
Entre sus aplicaciones se pueden nombrar productos de
BlackBerry, Pocket PC de Dell (la gama Axim), la mayora de productos
Zire, Treo y Tungsten de Palm, el Motorola A780, la PDA Acer n50, el
Compaq iPaq 3900. Tambin se utiliz en ordenadores personales de
escritorio (el Iyonix PC) usando el sistema operativo RISC OS. Tambin se
usa en dispositivos porttiles como reproductores de vdeo y multimedia,
lectores de ebooks (Kindle de Amazon) y en sistemas empotrados
industriales. [10]
A continuacin diremos caractersticas de las distintas
generaciones de esta familia.
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PXAPXAPXAPXA
Esta serie de procesadores tuvo diversos usos, aunque
especialmente fue para mviles y tambin para PDAs, ya que eran
capaces de codificar vdeo mediante hardware.
Las frecuencias de trabajo son muy variadas, desde 133MHz a
1.25GHz, pasando por 200, 300, 400 y 624MHz entre otras.
Aparte del diseo, que ya est centrado en la necesidad de
ahorrar energa, incorpora mecanismos para reducir el consumo cuando
no se est utilizando el microprocesador.
Algunos modelos de la serie PXA27 tienen memoria flash y RAM
incluida (hasta 64MB)
En cuanto los procesos de fabricacin, reducen la distancia de los
transistores a 130nm, 65nm y hasta 45nm, dependiendo del modelo.
Uno de los ltimos modelos, el PXA940, aunque se sabe muy
poco de l, es usado para la BlackBerry Torch 9800 y est construido con
una tecnologa de 45nm.
Como ltima curiosidad, Intel vendi la familia PXA a Marvell en
Junio de 2006.[10]
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Trabaja a una frecuencia de 1GHz, soporta hasta 512MB de
memoria DDR2, tiene un coprocesador grfico integrado para 2D y 3D,
aceleracin hardware para cifrar y descrifrar (seguridad), 11 GPIO
(General Purpose Input Output) y muchas cosas ms.
Figura 1.4:Figura 1.4:Figura 1.4:Figura 1.4: Diagrama de procesador Intel 2110basado en XScale CE
En la figura 1.4 se pueden ver casi todas las caractersticas de este tipo de
procesador, que como vemos, ya est muy influenciado por las licencias
que Intel tiene sobre los ncleos ARM. [21]
El resto de informacin acerca de este procesador se puede encontrar en
la referencia.
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1.91.91.91.9 ARM11ARM11ARM11ARM11Esta familia de procesadores ya utilizan la arquitectura ARMv6 en
la que se incluye instrucciones SIMD (Single Instruction, Multiple Data)
para procesamiento multimedia, soporte multiprocesador y una nueva
arquitectura cach. Los primeros procesadores de esta clase fueron
introducidos a finales de 2002. [22]
Con respecto a los procesadores de la familia 9 introduce varias
mejoras:
Instrucciones sobre mltiples datos para uso multimedia (como seha dicho antes), y mejora la velocidad de procesamiento de video
y audio del MPGE-4.
Memoria no alineada y aadido el formato mltiple (tanto little-endian como big-endian).
La temperatura del procesador se ha mejorado, evitandoproblemas de sobrecalentamiento.
El pipeline aumenta de 5 (que tena ARM9) a 8. Finalizacin de instrucciones desordenada. Prediccin dinmica de saltos (XScale ya lo soportaba). Paralelismo en carga y almacenamiento de memoria.
Como curiosidad, y una utilidad encontrada a ltima hora, un
desarrollador, David Braben, ha conseguido introducir en un espacio
reducido (algo similar a un pen drive), un procesador ARM11 a 700MHz
con 128MB de RAM e instalarle un sistema operativo basado en
GNU/Linux.[19]
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1.9.11.9.11.9.11.9.1ProductosProductosProductosProductos
Los procesadores basados en esta arquitectura son sobre todo
usados en telefona mvil y dispositivos porttiles.
Actualmente la Nintendo 3DS est formada por dos procesadores
ARM11 a 266MHz (Figura 1.5), y respaldado por una GPU a 200MHz
PICA200, propia de Nintendo.[11]
Figura 1.5:Figura 1.5:Figura 1.5:Figura 1.5: Nintendo 3DS. Procesadores a 266MHz.[12]
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Por otro lado lado estn los telfonos mviles y smartphones. Nos
encontramos con marcas como GeeksPhone, start-up espaola del 2009
dedicada a la creacin de smatphones. Por ahora tiene dos modelos, el
One y el Zero, y ambos utilizan un procesador basado en la arquitectura
ARM11.
HTC tambin apuesta por esta arquitectura, basando muchos de
sus modelos, como el Aria, Dream, Wildfire, Hero, Magic, Legend, Touch,
y el TyTN II.
Apple lo us para los modelos 2G y 3G de su telfono, el iPhone,
aunque para las nuevas versiones ya apuesta por una arquitectura propia.
El iPod Touch (1G y 2G) tambin lo utiliza.
Los lectores de libros electrnicos de Amazon, Kindle, en todas
sus versiones.
Adems de marcas como LG, Motorola, Nokia en casi todos los
modelos que funcionan bajo Symbian S60 de 3 y 4 generacin,
Samsung, Sony Ericsson, Microsoft en sus telfonos Kin One y Zune HD,
hasta la empresa Zeebo para marcos digitales y una consola de
videojuegos del mismo nombre. [22]
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1.101.101.101.10CortexCortexCortexCortex----A/R/MA/R/MA/R/MA/R/MLos procesadores Cortex estn diseados para un amplio rango
de usos, desde decodificadores de televisin hasta smartphones pasando
por automviles, porttiles, disco duros, impresoras, cmaras de fotos,
sistemas empotrados... A continuacin vamos a ver algunas de las
caractersticas ms importantes de ellos detalladamente.
CortexCortexCortexCortex----AAAA
Esta gama est formada por las arquitecturas A5, A8, A9 y A15 y
aunque cada una de ellas tiene unas caractersticascaractersticascaractersticascaractersticas particulares, vamos a
comentarlas globalmente:
Se trata de procesadores de 32 bits, con un pipeline de 13 etapas,
capaz de soportar varios ncleos (hasta 4) y con una prediccin de saltos
bastante acertada, por lo que no suele perder ciclos de CPU y todo ello
con un conjunto de instrucciones RISC.
En cuanto al soporte multimedia dispone de operaciones sobre
enteros y sobre nmero de punto flotante, adems de la tecnologa Jazelle
que ya comentamos anteriormente.
Tiene un nuevo sistema de acceso a memoria que reduce a 1 o 2
ciclos el acceso a memoria cach, con cargas y escrituras en memoriaprincipal con varias etapas y memorias de nivel 1 y 2 integradas.
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Figura 1.6:Figura 1.6:Figura 1.6:Figura 1.6: Arquitectura Cortex-A5
Las interfaz inferior de la figura 1.6 llamada AMBA 3 AXIAMBA 3 AXIAMBA 3 AXIAMBA 3 AXI trata de
conectar los diferentes ncleos (en caso de que haya ms de 1) y sus
entradas/salidas a memoria para que a vista de los dems procesadores,
haya slo una, es decir, conecta un ncleo con todos los dems y con
memoria principal.
El mdulo marcado como Prefetch UnitPrefetch UnitPrefetch UnitPrefetch Unit se encarga de captar las
instrucciones de memoria (o de cach en caso de que se encuentren en
esta), adems de detectar las instrucciones ThumbThumbThumbThumb y pasarlas a
instrucciones comprensibles para la CPU.
Como dato curioso decir que el procesador Cortex-A5 es el ms
pequeo de la serie Cortex-A. [14]
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CortexCortexCortexCortex----RRRR
La serie R de Cortex est ms centrada en el uso de aplicaciones
de tiempo real, normalmente para sistemas embebidos con ciertas
restricciones en el tiempo de respuesta.
De esta gama existen los ncleos R4, R5 y R7.
Las caractersticascaractersticascaractersticascaractersticas se pueden resumir en las siguientes:
Altas frecuencias de reloj (cerca de 1GHz) y una arquitectura muysegmentada para conseguir un alto rendimiento.
Pre-captado de instrucciones, prediccin de saltos y ejecucinsuperescalar.
Divisiones por hardware y varias unidades de coma flotante, paraevitar que varias instrucciones entren en conflicto por la necesidad
de usarla.
Compatibilidad de binarios con algunas de los procesadores de lasfamilias ARM7TDMI, ARM9 y ARM11.
Memoria principal altamente acoplada con el procesador, paraevitar prdidas de tiempo en carga.
Procesadores deterministas. Con ello se consigue cumplir losobjetivos de tiempo real.
Relacin precio/eficiencia: su bajo precio y su bajo consumo deenerga la han hecho una arquitectura muy interesante para
muchos fines.
Algunos de sus usosusosusosusos son en:
Unidades de disco duro: para controlar las altas velocidades demovimiento del sistema de rotacin de disco y colocacin del
cabezal y los canales de lectura y escritura con tasas de
transferencia muy alta.
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En la figura 1.7 podemos ver las diferencias entre los distintos
tipos dentro de la gama M, siendo el M1 una FPGA y el M4 a un
procesador de alto rendimiento.
Para ver las diferencias ms claramente podemos ver la siguiente tabla:
Cortex-M0 Cortex-M3 Cortex-M4
Aplicaciones de 8 y
16 bits
Aplicaciones de 16 y
32 bits
Aplicaciones de 32 bits
Las caractersticascaractersticascaractersticascaractersticas ms destacables son:
CPU de 32 bits con juego de instrucciones RISC. Escalar de 3 etapas. Modo de bajo consumo integrado. Rutinas de interrupcin de servicio en C (no en ensamblador). Modo de depuracin. Soporte para mltiples procesadores. Seguimiento de ejecucin en tiempo real.[16]
1.111.111.111.11AnotacionesAnotacionesAnotacionesAnotacionesLa referencia [13] se ha utilizado a lo largo de todo el documento,
por eso es difcil situarla.
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7/22/2019 Arquitecturas ARM
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