詳解ARM Cortex-M33處理器:性能/功耗/安全的最佳平衡
2、協(xié)同處理器界面,實現(xiàn)高擴展性
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201701/342795.htm對某些應用而言,專用運算起到的作用可謂非同小可;但為了實現(xiàn)專用運算,這個全球最強大設計生態(tài)系統(tǒng)的所有優(yōu)點必須完美保留,即允許設計師在開發(fā)工具、編譯器、調(diào)試器、操作系統(tǒng)和中間件之間最大限度的進行選擇。ARM生態(tài)系統(tǒng)可以幫助開發(fā)商節(jié)約時間和成本,進一步提高生產(chǎn)力。
Cortex-M33處理器包含一個可以選配、類似總線的專用界面,主要用于集成緊耦合加速器硬件。對需要頻繁運算的操作而言,該界面可以幫助設計師用自定義的處理硬件提升通用運算能力。
須著重指出的是,這樣做并不會使整個生態(tài)系統(tǒng)分裂。該界面包含最多可用于8個協(xié)同處理器的控制和數(shù)據(jù)通路,發(fā)出的信號可顯示處理器的特權(quán)狀態(tài)和安全狀態(tài)、指令類型、相關寄存器和操作字段。協(xié)同處理器通常會合理的在幾個少數(shù)循環(huán)內(nèi)完成,或在后臺運行并在完成時自動停止。操作的細節(jié)和數(shù)據(jù)可以通過該界面與單指令同時傳輸,如有需要,還可插入等待狀態(tài)。
3、用于任務隔離的存儲保護單元(MPU)
設計師可以自行對選配的MPU編程,為每個安全狀態(tài)和非安全狀態(tài)提供多達16個區(qū)域。在多任務環(huán)境中,操作系統(tǒng)可以在任務情境切換時重新編程MPU,為每個任務定義存儲訪問許可。比如說,某個應用的某個任務只被允許訪問某些應用數(shù)據(jù)和特定的周邊設備,這種情況下,MPU將保護所有其他的存儲和周邊設備,將訛誤或未授權(quán)訪問阻擋在外,有效提升系統(tǒng)可靠性。
存儲區(qū)設置更簡易
Cortex-M33存儲保護架構(gòu)的開發(fā)基于受保護的存儲系統(tǒng)架構(gòu)PMSAv8。最新版本搭載了針對各區(qū)域的基線與限值比較器,而非此前的二次方尺寸對齊模型。每個區(qū)域都有一個基線的初始地址、終止地址,以及訪問許可和存儲性質(zhì)的設定值,因此在這一架構(gòu)中,設計師設計MPU區(qū)域時再也無需顧慮將多個區(qū)域整合在一起的麻煩了。功能強化后,軟件開發(fā)變得更加簡單,客戶的使用意愿提升,編程步驟也得以減少,并將進而降低情境轉(zhuǎn)換次數(shù)。
4、DSP拓展
選配的整數(shù)DSP拓展可以為系統(tǒng)增加85個新指令。大多數(shù)情況下,DSP指令可將性能平均提升3倍,讓所有以數(shù)字信號控制為中心的應用性能突飛猛進。
為幫助設計師加速軟件開發(fā),ARM將在CMSIS項目中提供免費的DSP庫,包含整套過濾、轉(zhuǎn)換和數(shù)學功能(如矩陣),并支持多種數(shù)據(jù)類型。CMSIS項目是開源的,其開發(fā)詳情發(fā)布在github上。
5、單精度浮點單元
基于FPv5的選配單精度浮點拓展單元包括一份額外的16-入口 64位寄存器文件。該拓展新增45個與IEEE754-2008兼容的單精度浮點指令。使用浮點指令通??蓪④浖炱骄阅芴嵘?0倍。FPU位于單獨的電源域,負責在整個單元不使用的時候切斷電源。
Cortex-M33是一款能在性能、功耗和安全之間實現(xiàn)最佳平衡的處理器。
嵌入式解決方案日益復雜,而它們帶來的價值也不斷凸顯,當今設計師面臨的挑戰(zhàn)是在相沖突的設計要素之間找到最佳平衡。此外,片上系統(tǒng)包含的軟件數(shù)量正在顯著增加,但項目開發(fā)時間卻不斷縮短。為了用更短的時間交付合格的產(chǎn)品,保證性能,減少成本,我們必須踏出正確的第一步。
Cortex-M33應運而生,為了邁出正確的第一步量身打造,ARM將過往經(jīng)驗與現(xiàn)有的Cortex-M生態(tài)系統(tǒng)完美結(jié)合,實現(xiàn)了開發(fā)成本降低。得益于采用了多種低功耗技術(shù)的全新設計,首先降低的是系統(tǒng)功耗;對打造安全方案的用戶,TrustZone技術(shù)則為其應用和寶貴的IP提供保駕護航的堅實基礎。
升級后的MPU和TrustZone共同提升系統(tǒng)的可靠性和保護能力。最后值得一提的是,我們永遠不會停止追求生產(chǎn)力的腳步。TrustZone的設計初衷便是保證當前用戶能夠像從前一樣,繼續(xù)在非安全領域內(nèi)開發(fā)。
Cortex-M33還強化了調(diào)試與追蹤性能,使復雜代碼的操作更便捷。與所有其它Cortex-M處理器一樣,Cortex-M33的所有編程都可以在C語言環(huán)境下完成,包括全部異常處理程序。總而言之,上述功能誕生的目的都是為了幫助開發(fā)者提高生產(chǎn)力,在更短的時間內(nèi)設計出更復雜的解決方案。
在定義并開發(fā)新一代處理器的過程中,許多芯片廠商成為了ARM的合作伙伴,并積極利用TrustZone安全技術(shù)設計芯片。ARM生態(tài)系統(tǒng)也將重點放在將工具和軟件移植到Cortex-M33。盡管Cortex-M33已經(jīng)在性能、功耗、安全和生產(chǎn)力之間取得了最佳平衡,但ARM及其合作伙伴將繼續(xù)努力,為開發(fā)商提供更加出色的產(chǎn)品,幫助其揮展創(chuàng)意、實現(xiàn)遠見,營造更連通、更智能、更安全的世界。
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