Microprocesoare - ARM Cortex-R4

Cap. 1 Introducere

Procesorul ARM® Cortex™-R4 deschide o arie largă de produse deeply-embedded de înaltă performanţă ce au costuri de sistem şi dezvoltare reduse. Aplicaţii ale procesorului ARM® Cortex™-R4 includ telefonia mobilă, stocarea datelor, dispozitive de reţea şi dispozitive automotive.

Cortex-R4 implementează arhitectura ARMv7R pentru compatibilitate cu familia de procesoare Cortex dar şi pentru compatibilitatea cu procesoarele anterioare ARM9 şi ARM11. Cortex-R4 este uşor de configurat pentru cerinţe precise ale aplicaţiilor cu opţiuni sintetizate ce includ controlere pentru instrucţiuni şi cache-ul de date, interfeţe Tightly-Coupled Memory (TCM), protecţia memoriei, corecţia erorilor sau verificarea parităţii, debug şi trace şi o Unitate Floating-Point (FPU).

Micro-arhitectura avansată şi setul de opţiuni ale procesorului includ arhitectura setului de instrucţiuni Thumb-2, ce reduce în mod semnificativ numarul de cicli pe instructiune(CPI) ai Cortex-R4 în comparaţie cu alte procesoare din clasa sa. Implementarea eficientă asigură o putere şi performanţă excelentă pentru procesor. Alte opţiuni precum o interfaţă unică AMBA® 3 AXI™ şi o îmbunătăţire a sistemului de memorie fac Cortex-R4 uşor de integrat într-un sistem pe cip (System on Chip).

Cap. 2 Aplicaţiile Deeply Embedded

Aplicaţiile Deeply Embedded se găsesc într-un spectru larg de pieţe. Produse precum Hard Disk-uri, telefoane mobile şi alte modemuri wireless sau imprimante sunt produse pentru consumatori, iar cerinţa mare a cosumatorului a dus la creşterea transporturilor de semiconductoare în astfel de pieţe. Alte pieţe cheie cer performanţă şi fiabilitate ridicată pentru aplicaţii aerospaţiale sau automotive precum şasiul sau sisteme de frânare.

Pentru a fi competititve aceste procesoare trebuie să producă performanţă optimă la un cost redus. Inginerii trebuie să evite realizarea unui sistem cu performanţă excesivă sau optiuni în plus de care aplicaţia nu are nevoie, ceea ce rezultă la o suprafaţă de silicon în exces, pierdere de cost şi putere.

Procesorul Cortex-R4 a fost lansat în 2006 pentru implementarea proceselor semiconductoare avansate, de la noduri de 90 de nm înainte. Cu cât industria semiconductoarelor avansează cerinţele cresc iar preţul de cost să scadă, dar procesoarele Cortex-R4 reuşesc să livreze performanţe bune cu limite ale frecvenţei de ceas şi a puterii disipate acceptabile.

Exemple de aplicaţii deeply embedded ce cresc în complexitate, performanţa şi fiabilitate a nucleului procesoarelor sunt:

Figura 1. Aplicaţii ale Cortex-R4

Imagisitcă

Această piaţă a evoluat de la imprimantele bazate pe o unitate centrală spre o nouă clasă de produse inteligente.

Dispozitivele de imagistică, de la imprimante cu cerneală şi camere digitale, pană la imprimante performante laser şi periferice multifuncţionale, realizează mai multe operaţii de calcul intensiv. Sarcini precum procesarea imaginii, corecţia culorilor, interpretarea JPEG şi manevrarea PDL/PCL sunt realizate acum autonom, ceea ce permite vizualizarea unor imagini cu un continut mai bogat, precum pagini de internet, fotografii digitale, documente scanate, şi imprimarea fară folosirea unui calculator.

Producătorii produselor de imagistică lucrează în pieţe competitive, iar cei ce le realizează trebuie cu un pas înaintea industriei cu produse avansate pentru a anticipa cererea consumatorului.