ARM11MicroarchitectureWhitePaper 的翻译.docx
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ARM11MicroarchitectureWhitePaper的翻译
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TheARM11™MicroarchitectureARM11™微
April20022002年4月
TheARM11™MicroarchitectureARM11™微
DavidCormie大卫Cormie
ARMLtdARM公司
TheARM11microarchitectureisthefirstimplementationoftheARMv6
instructionset的ARM11微架构是在ARMv6指令集的第一个实施
architecture,andformsthebasisofanewfamilyofARM11cores.
架构,并形成一个新的家庭ARM11内核的基础上。
Themicroarchitecture微架构
isthedetaileddefinitionoftheinternaldesign,andhardwareresources,
whichsupports详细定义的内部设计,硬件资源,支持
theARMv6architecturalspecification.ARMv6的建筑规范。
ThekeyobjectiveindevelopingtheARM11microarchitecturewastodeliver
high在发展中国家的ARM11微架构的主要目的是提供高
performanceatlowpowerandlowcost.在低功耗和低成本的性能。
Thispaperexaminesthe
specificfeaturesofthe本文探讨的具体特点
newmicroarchitecture,andexplainswhythedesignmeetstheneedsofnext
-generation新的微架构,并解释了为什么设计满足下一代的需求
wirelessandportableconsumerproducts.无线和便携式消费电子产品。
ARMv6ArchitectureARMV6架构
Thefirststepintheimplementationofanewgenerationofmicroprocessors
isthe在实施的新一代微处理器的第一步是
definitionofthearchitecture.Thearchitecturedescribestherulesfor
howthe如何定义的架构。
架构描述的规则
microprocessorwillbehave,butwithoutconstrainingorspecifyinghowit
willbebuilt.微处理器的行为,但没有限制或指定如何将建成。
Thedefinitionofthearchitectureprovidesthespecificationforthe
interfacewiththe该架构的定义,提供与接口规范
outsideworld–enablingoperatingsystem,applicationanddevelopment
supporttobe外面的世界-使操作系统,应用和发展支持
plannedandimplemented.策划和实施。
Indetailedterms,themicroprocessor
architecturedefinesthe在详细条款,微处理器架构的定义
processor'sinstructionset,theprogrammer'smodel,andhowtheprocessor
interfaces处理器的指令集,编程模型,以及如何在处理器接口
withitsclosestmemoryresources.与它最接近的内存资源。
ThelatestARM®architecture–ARMv6,wasannouncedinOctober2001.
最新的ARM®架构-ARMv6的,是在2001年10月公布。
ARMv6ARMv6的
buildsonmanyofthesuccessfularchitecturespecificationsdevelopedby
ARMoverthe许多成功的建筑规格由ARM在开发的基础上
last10years.过去的10年。
SuccessiveARMarchitectureshaveprovidedthe
foundationforARM’s连续的ARM架构提供了ARM的基础
marketleadershipin16-and32-bitmicroprocessorcores.市场的领导地位,在16
-位和32位微处理器内核。
Figure1.图1。
EvolutionoftheARMArchitectureARM体系结构的演变
TheARMv6architecturehasbeendevelopedspecificallywiththeneedsof
next-ARMv6架构已与明年的需求专门开发
generationconsumer,wireless,networkingandautomotiveproductsinmind.
新一代消费电子,无线,网络和头脑中的汽车产品。
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©ARM2002©ARM的2002年
TheARM11™MicroarchitectureARM11™微
April20022002年4月
Aswellaslicensingmicroprocessorcores,ARMalsolicensesits
architecturestoother以及许可的微处理器内核,ARM还授权其架构,其他
manufacturers.生产厂家。
Forexample,theIntel®'XScale™Microarchitectureis
basedonthe例如,英特尔®'的XScale™微体系结构的基础上,
ARMarchitecture–ARMv5TE.ARM架构-ARMv5TE。
Thispaperalsoprovidesa
summarycomparison本文还提供了一个简要的比较
betweentheARM11microarchitectureandtheIntelXScale™-basedproducts.
之间的ARM11微架构和英特尔XScale™为基础的产品。
TargetApplications目标应用
TheARM11microarchitectureaddressesabroadrangeofapplicationsinthe
wireless,的ARM11微架构,解决了在无线应用范围广泛,
consumer,networkingandautomotivesegments.消费品,网络和汽车领域。
Itsmediaprocessingcapability,andlowpowercharacteristicsmakeit
particularlysuited其媒体处理能力和低功耗特性使其特别适合
towirelessandconsumerapplications.无线和消费电子应用。
Whilehighdatabandwidth
coupledwithahigh虽然高数据带宽加上高
performancecorearewelladaptedfornetworkingapplications.
很好地适应网络应用性能的核心。
Featuresdesignedto设计的功能
enhancereal-timeperformance,andavailabilityoffloatingpointproducts
arehighly提高实时性能,浮点产品的可用性高度
attractiveforhighperformanceautomotiveapplications.高性能汽车应用的吸引力。
ARM11coreswillenabletheconsumerizationofnext-generationportableand
wirelessARM11内核,将使下一代便携式和无线消费化
applications.应用。
Portableconsumerapplicationsarebecomingmore
sophisticatedwitheach便携式消费类应用越来越复杂,每个
newgeneration.新的一代。
Userexpectationsareforbetteruserinterfaces,
fastergraphics,and用户期望的是更好的用户界面,更快的图形,
largerscreenstosupportabroaderrangeofapplications,suchasvideo
phones,games,更大的屏幕,支持范围更广的应用,如视频电话,游戏,
newsservices,andmovies.新闻服务,和电影。
Typicaldesignrequirementsthen
include:
betteroperating-典型的设计要求包括:
更好的操作系统
systemsupport,andsupportforstreamingmultimediaapplications.
系统的支持,并支持流式多媒体应用。
Atthesametime,在同一时间,
achievinglowproductcost,andlowpower,remaincriticalfactorsin
ensuringthat实现产品成本低,低功耗,仍然是关键因素,在确保
adoptionofhigh-endportableandwirelessappliancesbecomes'mainstream'.
采用高端的便携和无线设备成为“主流”。
Convergencebetweencomputingandcommunicationwillcontinuetoadvance
withthe计算和通信之间的融合将继续推进与
progressiverolloutofthird-generationwirelessservices.逐步铺设第三代无线服务。
Growthoftextmessaging短信的增长
(basedonGSM'sshortmessageservice-SMS)hasbeenphenomenal–current
estimates(-基于GSM的短消息服务SMS),一直是惊人的-目前的估计
suggestabilliontextmessagesperdayaresent1.建议发送1亿每天的短信。
The
increasedbandwidthavailablewith增加的可用带宽,
3Gserviceswillsee'texting'supplementedwithmultimediamessaging(MMS).
3G服务将看到'短信'辅以多媒体讯息(MMS)。
The“
needforenhancedperformanceisalsobeingdrivenbyentertainment
applicationssuchas需要增强的性能也正在推动娱乐应用,如
games,digitalaudioandstreamingmultimediaapplications.游戏,数字音频和多媒体流应用。
Addinggraphicsandvideoservicestobasicvoiceandtextcommunication
requiresa添加图形和视频服务,基本的语音和文字通信需要
newgenerationofwirelesshandsets,andseesconvergencewithothertypes
ofdevices新一代无线手持设备,并认为与其他类型的设备衔接
suchasdigitalcameras.如数码相机。
Theeffectwillbetotransitionthe
high-endpocket-PC/PDAtype效果会过渡高端pocket-PC/PDA类型
appliancefromearly-adopterstatustothemainstreamconsumermarket.
从早期采纳者地位的主流消费市场的家电。
KeyBenefits主要优点
Forportableandwirelessapplications,deliveringhighperformancedoesnot
come对于便携和无线应用,提供高性能的不来
withoutconstraint.无约束。
Aswellasminimizingproductcost,power
consumptionisamajor以及降低产品成本,功耗是一个重要的
concern.关注。
TheARM11microarchitecturerepresentsamajorstepinsystem
performance–代表的ARM11微架构在系统性能的马约旦的一步-
withtargetperformanceforthefirstcoresinthe350-500MHzrange(Figure
2),anda为核心的性能,在350-500MHz的范围内(图2),并与目标
11
GSMAssociationOctober2001PressReleaseGSM协会2001年10月新闻稿
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©ARM2002©ARM的2002年
TheARM11™MicroarchitectureARM11™微
April20022002年4月
roadmaptoover1GHz.路线图,以超过1GHz。
Themicroarchitecturedelivers
performanceefficiently,and微架构的性能高效,
allowsdeveloperstomakethetrade-offbetweenperformanceandpowerto
matchtheir使开发人员能够使性能和功耗之间的权衡,以满足他们
particularapplication.特定的应用程序。
Byscalingboththeclockfrequencyandthe
supplyvoltage,the通过扩大双方的时钟频率和供电电压,
developercancontrolpowerconsumptionandperformance.开发人员可以控制功耗和性能。
Processorimplementations处理器实现
basedontheARM11microarchitecturewillachievelessthan0.4mW/MHzat
1.2Vina的ARM11微架构的基础上,将实现在1.2V在比0.4mW/MHz
0.13µmprocesstechnology.0.13微米工艺技术。
Performance性能
650MHz->1GHz650MHz的->1GHz的
ARM11ARM11的
350-500MHz350-500MHz的
ARM11ARM11的
ARM1026EJARM1026EJ
270-325MHz270-325MHz
ARM926EJ的ARM926EJ
250MHz250MHz的
Q32001二零零一年第三季
Q32002二零零二年第三季
Q420022002年第四季度
Q420032003年第四季
Figure2.图2。
ARMProcessorRoadmapARM处理器发展蓝图
TheARM11microarchitecturehasbeendevelopedbothforsynthesizableand
semi-已开发的ARM11微架构,同时为合成和半
customhardmacrocellimplementations.定制的硬宏单元实现。
Since,primarily,the
coreswillbeusedwithina,主要是由于内核将被用在一个
systemonachip(SoC)context,enablingimplementationthroughsynthesis
allows系统芯片(SoC)的情况下,有助于实现通过合成可以让
developerstoeasilyintegratethedesign.开发人员能够轻松地集成设计。
Synthesisalso
allowslicenseestoaddvalueto合成也允许持牌人增加价值
thedesignbyexploitingtheparticularstrengthsoftheirsemiconductor
processes.设计利用半导体工艺的特殊优势。
Hard硬
macroimplementationsaretargetedatthehighestperformance,
speed-sortable宏实现目标的最高性能,速度排序
applications.应用。
Tobetterfacilitatesynthesis,ARM11coreshaveasynthesis-friendly
pipelinestructure,为了更好地促进合成,ARM11内核,有一个综合型的流水线结构,
designedtoworkwithcommerciallyavailablesynthesistoolsandRAM
compilers,that与市售的合成工具和内存编译器,设计工作
ensurestimingclosureisreadilyachieved.确保时序收敛是很容易实现。
Theresulting
implementationofthe导致实施的
synthesizedARM11coreexcludingcacheswilltypicallyoccupylessthan
2.7mm2–a合成ARM11内核不包括缓存通常会占用小于2.7毫米2-
verysmallfootprintinthecontextoftoday'scomplexSoCs.
托达y的复杂SoC中非常小的足迹。
TheARM11microarchitecture–throughtheARMv6architecture,alsobenefits
software-通过ARMV6架构的ARM11微架构,也有利于软件
developersinanumberofways.开发商在许多方面。
Itincludesalargesetofmedia
processinginstructionsto它包含了一套大媒体处理指令
accelerateaudioandvideoapplications,itincludesanewmemorysystem
architectureto加快音频和视频应用,它包括一个新的内存系统架构
accelerateoperatingsystemperformance,anditincludesnewinstructionsto
accelerate加快操作系统的性能,它包括新指令来加速
real-timeperformanceandinterruptresponse.实时性能和中断响应。
Inaddition,since
manynewapplications此外,由于许多新的应用
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©ARM2002©ARM的2002年
TheARM11™MicroarchitectureARM11™微
April20022002年4月
requiremultiprocessorconfigurations–forexample,multipleARMcores,or
ARMplus需要多处理器配置-例如,多个ARM内核,或ARM加
DSPsystems,itisnoweasiertosharedatawithotherprocessors,and
easiertoportDSP系统,它现在更容易与其他处理器共享数据,更容易的端口
applicationsfromnon-ARMprocessors.从非ARM处理器的应用。
ARMalsoprovidesacompletesetofsupport
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