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ARM Cortex-A8内核介绍 本文以飞思卡尔的i.MX51芯片为例来说明ARM最新一代的IP内核：Concx-A8。 Conex-A8处理器是第一款基于下一代ARMv7架构的应用处理器，使用了能够将带来更高性能、功耗效率和代码密度的Thumb-2技术。它首次采用了强大的NFON信号处理扩展集，对H.264和MP3等媒体编解码提供加速。(Cortcx-A8解决方案还包括Jazelle-RCT java加速技术,对实叫(JIT)和动态调适编译( DAC)提供最优化，同时减少内存容量高达3倍。此外，新处理器还配置了用于安全交易和数字版权管理的TrustZone技术以及实现低功耗管理的 Manaeer)功能。 COflex-A8处理器配置了先进的超标量体系结构管线，能够同时执行多条指令，并且提供超过2.0DMIPS/MHz的性能。处理器集成了一个可调尺寸的二级高速缓冲存储器（i.MX51为256KB），能够同高速的i6KB或昔32KB一级高速缓冲存储器一起工作，从而达到最快的读取速度和最大的吞吐量。Cortcx-A8处理器使用了先进的分支预测技术，并且具有专用的NEON整型和浮点型管线进行媒体和信号处理。 在这里需要特别指出，与ARM Cortex-A8配合使用的、面向多媒体数据处理的信号处理器-NEON。这是在(Cortex-A8架构上非常重要的一个单元，有许多人将它等同为一个DSP结构。NLON包含对一组64位和128位的SIMD(Single insiruction Multipic Dala，单指令多重数据)指令集的支持，针对多媒体与信号处理进行加速。除了进行ALU、整数乘法和转换计算外，NHON还配备浮点数据的积和运算及加法计算管道。并管道均为10段，支持使用64位寄存器的SIMD计算。单指令/多数据NEON引擎包括其自身的浮点单元，并可利用到一级缓存和二级缓存的共享通道。通过利州NEON和ARM Cortex-A8，在进行MPFG-4的解码处弹时，每个周刺的计算性能达到ARM926LJ-S（基于ARMv5架构）的4倍以上。这样一来，便可以107MHz的工作频率对相当于MPEG-4 Simple Profile的30帧/秒的影像进行解码；或者，在10MHz的CPU时钟上执行MP3音效解码。NEON的引入使得ARM Conex-A8级别的应用处理器在多媒体性能上突飞猛进。 其中还有另一个重要的硬件结构-VFP（Vcctor Floating Point Unit，矢量浮点协处理器），它提供了低成本的单精度和双精度浮点运算能力。精密坐标变换、语音压缩与解压、3D图像以及数了音效处理等非常多的场合需要浮点运算。VFP架构也支持SIMD平行化的短向指令执行，这在图像和信号处理等应用上非常有助于降低编码大小并增加输出效率（指令取址与解码的开销）。 如果要进行代码的实时跟踪就要引入嵌入式跟踪宏ETM。它提供了ARM处理器系列的指令和数据跟踪。ETM能捕获指令和数据序列，访问并把它们的记录发送给芯片上域芯片外的缓冲器，ARM的ETM既可设置成允许触发器工作，也可设置成允许跟踪结果被滤出。 ETM由如下两部分组成：1、跟踪端口，用于实时执行的跟踪，代码执行时，CPU发送串行的经过编码、压缩的分支目标地址、管线状态、读写数据给ETM。2、触发装置。软件调试器提供与ETM的接口。调试器允许所有的ETM装置通过JTAG接口来配置。若跟踪口己实现，调试器就可以用容易理解的格式显示捕获的跟踪信息。 ETM压缩跟踪信息关通过跟踪口输出。外部跟踪口分析器（Trace Port Analyzer,TPA）用于捕获跟踪信息。当跟踪信息己被捕获时，调试器从TPA提供代码如何在目标系统执行的信息。 在实际的调试系统中ETM用于实时指令追踪以控制寄存器、总线和存储器。触发点和过滤功能由调试软件配置并通过标准JTAG接口传输到ETM上。同时在仿真时外设和中断程序依然能够继续运行。 ARM Cortex-A8 CPU核心，在性能上与ARM前几代的ARM9、ARM11相比，有了质的突变。正因为如些，ARM在上网本/智通本领域开始和Intel较劲，在2009年中国台的ComputexH ,ARM公开展示了基于飞思卡尔i.MX51以及高通公司 Snapdragon 8250的智能本原型机，这两种芯片都是基于Cortex-A8内核的应用处理器。这些原型机运行Linux系统，无论是上网、多媒体播放还是移动办公，性能都让人刮目相看。2010年Apple推出ipad平板电脑之后，业界更是一窝蜂地竞相效仿。Ipad所用的A4处理器的内核也是一颗800MHz的Cortex-A8.我们暂且不去评介ARM与Intel之战最后的输赢，但是Cortex-A8系列应用处理器脱胎换骨的性能提升，使得ARM应用处理器的应用不再局限于传统的嵌入式控制领域，可以预见在未来的几年，移动互联网、云计算、移动办公、智能控制与显示等，在许多新兴的领域都可以看到Cortex-A8内核的应用处理器的身影。
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发表于 2012-9-16 19:39:24
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