Synopsys新推最高效的32位ARC HS处理器系列

上网时间: 2014年01月02日? 我来评论 【字号: ? ?小】

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新思科技(Synopsys)推出全新 DesignWare ARC HS处理器系列产品, 32位 ARC HS34 和 HS36 处理器是目前最高效的ARC处理器核心,在一般28奈米的硅制程中,能以2.2 GHz的速度提供1.9 DMIPS/MHz的处理能力。

新的HS处理器能让功耗效率(DMIPS/mW)及面积效率(DMIPS/mm2)达到优化,同时执行高速数据和讯号处理作业,能充份运用在SoC中使用的嵌入式处理器,以符合固态式硬盘(solid-state drive,SSD)、连网型家电(connected appliances)、汽车控制器、媒体播放器、数字电视、机顶盒(set-top box)、家庭网络等产品的需求。

新的ARC HS处理器系列使用新一代ARCv2指令集架构(instruction-set architecture,ISA),能在极低功耗下,实现高效嵌入式及高度嵌入式设计,同时使用的硅面积也相当精简。运用于一般28奈米制程中,HS核心仅耗用0.025mW/MHz,且使用面积最小可达0.15mm2。该核心具备高速的10级管线(10-stage pipeline),支持乱序执行(out-of-order execution),进而将闲置处理器周期降至最低,且让指令吞吐量(instruction throughput)达到最大。

精密的分支预测(branch prediction)以及后期ALU能提升指令处理的效率。为加速数学函数的执行,ARC HS处理器让设计人员可以选择执行硬件整数除法器( integer divider)、64位乘积指令、乘积累加(multiply-accumulate,MAC)、向量加法和向量减法,以及可配置IEEE 754浮点算数单位(单/双精确度或两者兼具)。

与前一代的ARC核心相较,ARCv2核心可提升程序代码密度(code density)达18%,进而减少内存需求。新的64位双倍加载/双倍储存之非等齐内存(unaligned memory)存取能力可加速数据移转,透过这项功能,HS处理器能支持紧密耦合(close coupled)内存以及指令和数据缓存(只限HS36)。此外,针对需要更高阶的内存可靠度和内存保护的应用,客户也能额外选择适用于处理器中所有内存的错误校正码(error-correcting code ,ECC)硬件。

具备高度可配置性的ARC HS处理器可协助设计人员调整其SoC核心的每个数据事例(instance),以达到效能、功耗和面积的最佳平衡。用户能将指令定义扩展至处理其专属硬件加速器整合的处理器管线,如此可大幅提升特定应用(application-specific)的效能,同时降低功耗及所需的内存。

原生的ARM AMBA AXI 和AHB标准接口能进行32位及64位两种交换处理的配置,使系统吞吐量达到最大。透过单周期存取(single cycle access),SoC的周边装置能直接映像(direct map)至CPU,如此可减少系统层级的延迟并让硬件整合达到最大化。HS34与H36核心能实现处理器与系统的效能优化,藉此让设计人员设计出具差异化的产品,同时降低实作成本。

新思科技MetaWare开发工具包支持新的HS核心,这套完整的解决方案用于进行ARC处理器中嵌入式软件的开发、除错(debugging)及优化。该套件包括可产生高效率程序代码的优化编译程序、让软件中的可见性(visibility)达到最高的除错器,以及作为预先硬软件开发的快速指令集仿真器(instruction set simulator ,ISS)。

另外也提供100%周期正确(cycle-accurate)的仿真器(simulator),用以达成设计优化及供验证使用。支持HS处理器系列的操作系统(OS)包括新思科技的MQX RTOS── 能实现最佳确定性反应时间(deterministic response time)及内存效能的全功能实时操作系统(real-time operating system)。使用者可从参与「ARC存取计划」(ARC Access Program)中之合作伙伴,取得由第三方所提供的额外软硬件工具,方便进行ARC HS处理器的软件开发。

这些软硬件包括:由Ashling Microsystem及Lauterbach提供的先进除错工具,以及Express Logic提供的ThreadX RTOS。

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  • 什么是处理器
  • 处理器是解释并执行指令的功能部件。每个处理器都有一个独特的诸如ADD、STORE或LOAD这样的操作集,这个操作集就是该处理器的指令系统。计算机系统设计者习惯将计算机称为机器,所以该指令系统有时也称作机器指令系统,而书写它们的二进制语言叫做机器语言。注意,不要将处理器的指令系统与BASIC或PASCAL这样的高级程序设计语言中的指令相混淆。指令由操作码和操作数组成,操作码指明要完成的操作功能,而操作数则表示操作的对象。

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