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          詳解M33處理器的五大特色

          作者: 時間:2018-08-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          Cortex-M33是首款采用TrustZone® 安全技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的ARMv8-M全功能實(shí)現(xiàn)處理器。該處理器可以支持大量靈活的配置選項(xiàng),并在廣泛應(yīng)用中進(jìn)行部署,此外還提供專用的協(xié)同處理器界面以支持經(jīng)常需要加速和大量運(yùn)算的運(yùn)作。Cortex-M33是一款在性能、功耗、安全與生產(chǎn)力之間達(dá)到最佳平衡的處理器。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201808/385315.htm


          為了顯著降低系統(tǒng)功耗,Cortex-采用有序三階管線技術(shù)。大部分指令在頭兩個階段就能完成,而復(fù)雜的指令則需要3個階段。此外,某些16位指令將采用雙發(fā)射機(jī)制,以增強(qiáng)性能。處理器內(nèi)核有兩個AMBA® 5 AHB5界面:C-AHB和S-AHB,完全對稱,指令和數(shù)據(jù)提取性能不分伯仲。

          Cortex-M33的配置高度靈活,可以滿足廣泛的系統(tǒng)要求

          在MPU、DSP、FPU、TrustZone、ETM、MTB、ITM、BPU、DWT和協(xié)同處理器界面功能中選擇最佳組合方案,設(shè)計師即可迅速打造強(qiáng)大系統(tǒng)。在最低限度的控制系統(tǒng)中,NVIC可以被設(shè)定成只容納一個外部中斷;

          而在周邊設(shè)備豐富的系統(tǒng)中,NVIC能夠設(shè)定成可容納至多480個外部中斷,包含至多256個優(yōu)先級。而對于那些依賴大量主動流程和線程以保持可靠運(yùn)行的系統(tǒng),設(shè)計師還可以增加MPU,用特權(quán)和非特權(quán)接入控制來強(qiáng)行隔離處理進(jìn)程。

          如需更高級別的代碼、數(shù)據(jù)和資源保護(hù), TrustZone則是設(shè)計師的不二之選。

          應(yīng)用復(fù)雜度越來越高,片上調(diào)試和追蹤技術(shù)的價值也日益凸顯,對保障產(chǎn)品按期交付至關(guān)重要。Cortex-的內(nèi)置調(diào)試功能可以加速軟件驗(yàn)證。設(shè)計師可以用JTAG端口或雙插針串行調(diào)試端口來驗(yàn)證系統(tǒng),還可以選擇ETM或MTB進(jìn)行出色的指令追蹤,而BPU和DWT則可以允許在調(diào)試中使用斷點(diǎn)和硬件觀測點(diǎn)。


          現(xiàn)在,讓我們探討一下Cortex-M33的

          1 – 為ARMv8-M 量身優(yōu)化的TrustZone技術(shù)為整個系統(tǒng)的安全保駕護(hù)航

          采用TrustZone技術(shù)的Cortex-擁有兩個安全狀態(tài)及多種相關(guān)


          安全狀態(tài)和非安全狀態(tài)的全面利用,必將開啟眾多新機(jī)遇和新應(yīng)用的大門。該系統(tǒng)使用的高價值專利固件可以在安全狀態(tài)下運(yùn)行。在安全狀態(tài)下設(shè)置的監(jiān)管員代碼則可以在系統(tǒng)受到攻擊或不可靠運(yùn)行后將其恢復(fù)初始;而非安全側(cè)則像以前一樣向正在用Cortex-M開發(fā)軟件的數(shù)百萬開發(fā)者開放。

          2 –協(xié)同處理器界面,實(shí)現(xiàn)高擴(kuò)展性

          對某些應(yīng)用而言,專用運(yùn)算起到的作用可謂非同小可;但為了實(shí)現(xiàn)專用運(yùn)算,這個全球最強(qiáng)大設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)的所有優(yōu)點(diǎn)必須完美保留,即允許設(shè)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(jìn)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(jìn)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(yùn)算的操作而言,該界面可以幫助設(shè)計師用自定義的處理硬件提升通用運(yùn)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(guān)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(yùn)行并在完成時自動停止。操作的細(xì)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(wù)隔離的存儲保護(hù)單元(MPU)

          設(shè)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(dá)16個區(qū)域。在多任務(wù)環(huán)境中,操作系統(tǒng)可以在任務(wù)情境切換時重新編程MPU,為每個任務(wù)定義存儲訪問許可。比如說,某個應(yīng)用的某個任務(wù)只被允許訪問某些應(yīng)用數(shù)據(jù)和特定的周邊設(shè)備,這種情況下,MPU將保護(hù)所有其他的存儲和周邊設(shè)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(shè)置更簡易

          Cortex-M33存儲保護(hù)架構(gòu)的開發(fā)基于受保護(hù)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(shè)定值,因此在這一架構(gòu)中,設(shè)計師設(shè)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(qiáng)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(jìn)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(yīng)用性能突飛猛進(jìn)。

          為幫助設(shè)計師加速軟件開發(fā),ARM將在CMSIS項(xiàng)目中提供免費(fèi)的DSP庫,包含整套過濾、轉(zhuǎn)換和數(shù)學(xué)功能(如矩陣),并支持多種數(shù)據(jù)類型。CMSIS項(xiàng)目是開源的,其開發(fā)詳情發(fā)布在github上。

          5 – 單精度浮點(diǎn)單元

          基于FPv5的選配單精度浮點(diǎn)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(diǎn)指令。使用浮點(diǎn)指令通??蓪④浖炱骄阅芴嵘?0倍。FPU位于單獨(dú)的電源域,負(fù)責(zé)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(shí)現(xiàn)最佳平衡的處理器。

          嵌入式解決方案日益復(fù)雜,而它們帶來的價值也不斷凸顯,當(dāng)今設(shè)計師面臨的挑戰(zhàn)是在相沖突的設(shè)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(xiàng)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。


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