Advanced RISC Machines

Advanced RISC Machines / Arm.doc

Введение

 

    Высокопроизводительные  применения типа сотовых телефонов, дисководов и модемов предъявляют к встраиваемым управляющим контроллерам требования по обеспечению высокой производительности при условии сохранении их низкой стоимости.    

Современные CISC ядра приближаются к верхним пределам своей производительности. Кроме того, следствием большого количества транзисторов в CISC ядрах является большое потребление, большие по площади кристаллы, сложности при их интеграции и, в результате, высокая стоимость полной системы.    

32-разрядные  ядра RISC процессоров предлагают потенциальное решение этих проблем. Однако применение ранних версий RISC процессоров не позволяло в полной мере реализовать преимущества RISC архитектуры перед CISC архитектурой, что в первую очередь связывалось с большим объемом кодов, для которых требовалась память большого объема что, в свою очередь приводило к высокой стоимости всей системы.     

С начала 90-х годов активное развитие получила технология ASIC (Applications Specific Integrated Circuit) и ASSP (Applications Specific Standard Products). Развитие этих технологий и создание на их основе все новых специализированных приборов было стимулировано ростом потребностей в новых применениях, в появлении новых сегментов рынка. Это портативные компьютеры, сотовые телефоны, средства определения места, средства коммуникации, игровые и телевизионные приставки, бытовые и промышленные средства управления процессами.     

В обеспечение технологий ASIC и SSP ряд  фирм, как крупных, располагающих  собственными производственными мощностями, так и таких которые специализируются на разработке IP (интеллектуальной собственности) начали активную разработку библиотек заранее спроектированных модулей и периферийных устройств, позволяющих оперативно создавать приборы с наперед заданными рынком возможностями.     

Активную, и подкрепленную реальными  достижениями, позицию в данной области  занимает фирма Advanced RISC Machines (ARM) - специализирующаяся на разработке микропроцессоров и периферии  к ним и продающая лицензии на свою IP.    

Кремниевыми партнерами ARM, т.е. фирмами, использующими разработки ARM при создании своих приборов, являются такие ведущие производители, как Alcatel, Amtel, Asahi Kasei Microsystems, Cirrus Logic, Digital, GEC Plessey, Hyinday, Lucent, Lucky GoldStar, NEC, OKI, Philips, Rockwell, Rohm, Samsung, Sharp, Sony, Symbios, Texas Instruments, VLSI, Yamaha. Некоторые из этих компаний используют разработанные ARM процессоры для специальных применений, однако большинству они нужны для мобильных телефонов, систем управления автомобильными двигателями, лазерных принтеров PostScript и других устройств массового применения и для всех этих устройств необходимы такие качества, как высокое быстродействие, умеренная цена и низкое энергопотребление.    

Процессоры ARM поддерживаются многими  программными продуктами как самой компании, так и других производителей. Эти продукты образовали солидную инфраструктуру ПО и средств разработки. Среди них - отладчики, компиляторы С++, внутрисхемные эмуляторы, таблицы разработки, операционные системы реального времени, драйверы низкого уровня, а также программные применения высокого уровня. Accelerated Technology, Enea OSE Systems, ISI, JavaSoft, JMI, Microtec, Microsoft, Perihelion, Psion, Wind River и другие компании обеспечивают совместимость своих ОС и средств разработки с процессорами ARM.    

Фирмой разработан целый ряд 32-разрядных RISC процессоров с различными возможностями  и различной производительности а ее процессор ARM7, разработанный  еще в1994 году, используется до настоящего времени.    

Сама фирма определяет процессор ARM7 как универсальное, с малым потреблением, ядро 32-разрядного RISC микропроцессора, предназначенное для использования в различных заказных и специальных ИС. Малые размеры RISC ядра позволяют успешно интегрировать его в большие заказные схемы, которые могут содержать RAM, ROM, DSP, дополнительную логику и другие элементы.     

К областям применения ядра ARM7 фирма  относит:

1. Телекоммуникацию - контроллеры GSM терминалов
2. Обмен данными - средства преобразования протоколов
3. Портативные вычисления - Palmtop компьютеры
4. Портативные измерительные устройства - карманные устройства сбора данных
5. Автомобильную технику - устройства управления двигателем
6. Информационные системы - Smart карты
7. Средства отображения - JPEG контроллеры

Основные характеристики ядра ARM7

1. 32-разрядный RISC процессор (32-разрядные шины данных и адреса) с производительностью 17 MIPS при тактовой частоте 25 МГц (пиковая производительность 25 MIPS)
2. 32-разрядная адресация - линейное адресное пространство в 4 Гбайта - исключает потребность в сегментированной, разделенной на банки или оверлейной памяти
3. Тридцать один 32-разрядный регистр общего назначения и шесть регистров состояния
4. Регистры адресов, записи и конвейера
5. Циклическое сдвиговое устройство и перемножитель
6. Трехуровневый конвейер (выборка команды, ее декодирование и выполнение)
7. Рабочие режимы Big Endian и Little Endian
8. Напряжение питания 3,3 и 5 В
9. Малое потребление 0,6 мА/МГц, при изготовлении по CMOS технологии с топологическими нормами 0,8 мкм.
10. Полностью статическая работа, позволяющая дополнительно снижать потребление за счет уменьшения тактовой частоты, что идеально для критичных к потреблению применений
11. Быстрый отклик на прерывания применений реального масштаба времени
12. Поддержка систем виртуальной памяти
13. Простая но мощная система команд

 

    Необходимо отметить, что перевод ядра на технологию с  уменьшенными топологическими нормами  позволяет как повысить его производительность, так и еще больше снизить потребление.

Блок-схема ядра ARM7

 

    32-разрядная  система команд ядра ARM7 содержит одиннадцать базовых типов команд:

1. Два типа используют встроенное арифметико-логическое устройство, циклическое сдвиговое устройство и умножитель при операциях над данными в банке из 31 регистра, форматом по 32 разряда каждый;
2. Три класса команд управления перемещением данных между памятью и регистрами, один оптимизированный на обеспечение гибкости адресации, другой под быстрое контекстное переключение и третий под подкачку данных;
3. Три команды управляют потоком и уровнем привилегии выполнения;
4. Три типа предназначены для управления внешними сопроцессорами, что позволяет расширить функциональные возможности системы команд за пределами ядра.

 

    Система команд ARM хорошо обрабатывается компиляторами  языков высокого уровня. В отличие от некоторых RISC процессоров, процессор ARM7, при возникновении необходимости в некотором уменьшении объема кодов, допускает программирование и на ассемблере.    

Предоставляя, на лицензионной основе, ядро ARM7 своим кремниевым партнерам  фирма ARM на основе разработала микроконтроллеры ARM7100, ARM7500 и ARM7500FE и, пожалуй, небольшое описание этих микроконтроллеров позволит оценить возможности, предоставляемые ядром ARM7.    

Микроконтроллер ARM7100 можно назвать  микроконтроллером широкого применения, поскольку он ориентирован на использование в таких устройствах как: персональные информационные устройства (PDA) и органайзеры, интеллектуальные мобильные телефоны и многофункциональные пейджеры, карманные измерительные устройства и системы сбора данных - в двух словах - от карманных игр до офисного оборудования. Микроконтроллер организован по модульному принципу с использованием внутренней шины AMBA, организующей взаимодействие ядра со стандартными библиотечными ячейками периферии.    

Два других микроконтроллера ARM7500 и ARM7500FE являются однокристальными микрокомпьютерами, ориентированными реализацию мультимедиа устройств, портативных и настольных компьютеров, карманных вычислительных и измерительных устройств, интерактивных приставок цифрового TV, игровых консолей. Эти два микроконтроллера отличаются друг от друга наличием в приборе ARM7500FE ускорителя операций с плавающей точкой (FPA) и, соответственно, его более высокой производительностью. Они также реализованы по модульному принципу и объединяют ядро ARM7 с самодостаточными макроячейками видео, звука, FPA (ARM7500FE) и стандартных библиотечных ячеек периферии.     

Общим для всех трех микропроцессоров является использование ядра ARM7, встроенного  единого кэш команд и данных емкостью 8 Кбайт (ARM7100) и 4 Кбайт (ARM7500 и ARM7500FE), MMU, буфера записи, наличие режимов энергосбережения.

Основные характеристики: 
ARM7100

1. Производительность 18,4 MIPS при тактовой частоте 18,4 МГц и напряжении питания 3,3 В 
2. Потребление 66 мВт при напряжении питания 3,3 В
3. Встроенный единый кэш команд и данных емкостью 8 Кбайт
4. Интерфейс ROM и расширения (сегменты 8x256 Мбайт 8-, 16- и 32-разрядные)
5. Контроллер DRAM с поддержкой быстрого страничного режима (8-, 16- и 32-разрядных)
6. Адресуемое пространство в 3072 Мбайт
7. Порты I/O (4x8 + 1x4)
8. Телефонный CODEC интерфейс с FIFO на 16 байт
9. Программируемый контроллер LCD (halfVGA - 640x240) с поддержкой DMA
10. Полнодуплексный UART с двумя 16-разрядными FIFO и логикой протокола IrDA
11. Синхронный последовательный интерфейс
12. Два 16-разрядных таймера/счетчика и сторожевой таймер
13. Часы реального времени с компаратором
14. Два интерфейса с DC-DC преобразователями
15. Корпус PQFP с 208 выводами

ARM7500

1. Производительность 30 Dhrystone 2.1 MIPS при тактовой частоте 33 МГц и напряжении питания 5 В
2. Потребление 680 мВт при напряжении питания 5 В и работе на драйвер SVGA монитора
3. Встроенный единый кэш команд и данных емкостью 4 Кбайта
4. Прямое подсоединение ROM и быстрый страничный режим DRAM (16- и 32-разрядных)
5. Адресуемое пространство в 288 Мбайт
6. Трехканальный контроллер DMA (видео, курсор и звук) с производительностью 63,6 Мбайт/с
7. Контроллер I/O, поддерживающий AT-PC шину и подключение PCMCIA
8. Два последовательных порта (клавиатура/мышь)
9. Четырехканальный ADC (подключение джойстика)
10. Система обработки звука с качеством CD и 8-канальный стерео выход
11. Видеоконтроллер с частотой пикселей 120 МГц и разрешением SVGA/SGA (1024x768)
12. 8-разрядные DAC (R,G,B) для управления драйвером CRT
13. Формирователь сигнала с 16 уровнями серого для LCD дисплея
14. Корпус PQFP с 240 выводами

 

    ARM7500FE - характеристики аналогичны характеристикам ARM7500 за исключением:

1. Производительность 36,3 Dhrystone 2.1 MIPS при тактовой частоте 40 МГц и напряжении питания 5 В
2. Потребление 800 мВт при напряжении питания 5 В и работе на драйвер SVGA монитора
3. Встроенный ускоритель операций с плавающей точкой (FPA), совместимый с IEEE 754-1985, обеспечивающий 5,7 млн циклов SAXPY и до 6 MFLOP Linpack (на частоте 40 МГц)
4. Пиковая полоса пропускания памяти 128 Мбайт/с
5. Исключен аналоговый порт звука

 

    Уровень интеграции функций на одном кристалле иллюстрируется блок-схемой микроконтроллеров ARM7500 и ARM7500FE.    

Примечание: FPA размещен только в приборе ARM7500FE.    

Как видно из выше перечисленного, на основе ядер ARM7 реализуются достаточно мощные и сложные приборы, по своей производительности приближающиеся к производительности рабочих станций недавнего прошлого, что обеспечивается высокопроизводительным RISC ядром и мощной 32-разрядной ARM системой команд.    

Необходимо отметить, что программы, подготовленные даже для довольно эффективной 32-разрядной ARM системы команд, требуют памяти значительного объема, что в свою очередь приводит к росту общей стоимости системы. Специалисты фирмы ARM предложили решение этой проблемы, разработав и внедрив технологию Thumb, технологию, позволяющую существенно сократить объем кодов, необходимых для реализации той же программы, что выполняется на 32-разрядной ARM системе команд. До настоящего времени эта технология считается лучшей из технологий, использующих сжатые системы команд.

Архитектура с расширенными возможностями

 

    Архитектура RISC фирмы ARM обеспечивает как малое  потребление мощности и малый  размер кристалла так и высокую  производительность, необходимые во встраиваемых применениях. Фирма ARM расширила возможности этой архитектуры, с точки зрения решения проблемы размера кодов, разработав новую технологию - новую систему команд Thumb.    

В этом кратком обзоре описывается  технология Thumb фирмы ARM.    

Существует несколько подходов, решающих проблему размера кода: 

1. Написание кода вручную на ассемблере 
   Для получения минимального размера кода программист может писать коды вручную - на ассемблере. Однако, этот процесс может занять непрактично большое время и в результате может быть получен код, который трудно поддерживать и всего лишь на 10-20% более компактный чем код, полученный при использовании хорошего компилятора. Корень проблемы, неэффективность кода, все еще не решается.
2. Использование улучшенного компилятора 
   Технология компилирования может улучшить код, но опять таки меньшим размер кода будет при ручном кодировании на ассемблере .
3. Использование компрессированного кода 
   Одним из вариантов может быть использование некоторой формы сжатого кода, который разворачивается во время выполнения. Однако, быстрая декомпрессия, которая не будет снижать производительность процессора при выполнении этого кода, достаточно сложна и требует использования дополнительных ресурсов системы.

Решение от фирмы ARM

 

    Для решения  проблемы большого объема кода фирма ARM использовала сочетание программных и аппаратных средств. Изящное и простое решение, использованное фирмой ARM, обеспечило реальные преимущества:

1. Ведущее в отрасли соотношение производительность/потребление (MIPS/Watt)
2. Превосходную плотность кода
3. Малый размер кристалла
4. Признание и активную поддержку большим количеством фирм-разрабочиков специализированных ИС для различных применений

Концепция Thumb

 

    Технология Thumb - дополнительное расширение к архитектуре ARM. Система команд Thumb содержит 36 команд, производных от стандартной 32-разрядной системы команд ARM, перекодированных в 16-разрядные коды. Такой подход обеспечил очень высокую плотность кода, поскольку команды Thumb составляют половину ширины формата команд ARM. В процессе выполнения эти новые 16-разрядные Thumb коды декомпрессируются процессором в соответствующие эквивалентные команды ARM, которые затем и выполняются ядром ARM обычным способом.

Рисунок 1: Команды Thumb как кодированное подмножество системы команд ARM

Уникальное преимущество

 

    Технология Thumb - это не только смешанная система  команд. Thumb-ориентированные ядра имеют  две отдельных системы команд - уникальное достоинство, позволяющее  разработчику использовать всю мощность 32-разрядной системы команд ARM при  использовании преимуществ малого размера кода системы команд Thumb. Тот факт, что две системы команд являются совершенно отдельными, говорит о том, что средства декодирующей логики также чрезвычайно просты, что в свою очередь, сохраняет малым размер кристалла и сохраняет лучшее в отрасли соотношение производительность/потребление.

Размер и критичные к производительности подпрограммы

 

    Так как Thumb -ориентированные  ядра способны выполнять и стандартную ARM систему команд и новые команды Thumb, разработчик, при переходе от подпрограммы к подпрограмме, может находить компромисс между размером кода и производительностью, подготавливая критичные к размеру подпрограммы в коде Thumb и критичные к производительности подпрограммы в кодах ARM.

32-разрядная RISC производительность

 

    Thumb -ориентированные  ядра типа ARM7TDMI имеют полную 32-разрядную  архитектуру ARM, так что разработчик  сохраняет 32-разрядную производительность RISC архитектуры. Комбинация двух  систем команд, выполняющихся на 32-разрядном Thumb -ориентированном ядре, обеспечивает эффективное решение проблемы больших размеров кода и проблемы невысокой производительности 16-разрядных систем.

Улучшение плотности кода на 30 %

 

    Полученные к  настоящему времени результаты показали улучшение плотности кода на 30%, по сравнению с кодом ARM, что позволяет считать Thumb -ориентированные процессоры лучшими по плотности кода в сравнении и с традиционными CISC процессорами.

Рисунок 2: Ядро ARM7TDMI и расположение декомпрессора команд Thumb

Поддержка полуслов

 

    Кроме введения новых Thumb команд, фирма ARM добавила к системам команд и ARM и Thumb поддержку формата полуслов (16-разрядных данных). Следовательно архитектура ARM теперь полностью поддерживает 8, 16 и 32-разрядные данные. Были добавлены и для Thumb и ARM ядер операции со знаками для поддержки ими 8 и 16-разрядных операций с данными со знаками.

Расширение возможностей комплекта  средств разработки программного обеспечения ARM

 

    омплект средств  разработки программного обеспечения ARM также был расширен, чтобы обеспечить поддержку разработки кодов Thumb. Комплект позволяет программисту писать и размещать в памяти системы коды ARM, коды Thumb или оба вместе.

Рисунок 3: Последовательность этапов проектирования программного обеспечения  для Thumb -ориентированного ядра

Примеры конфигурации системы

Данные конфигурации показывают Thumb-ориентированное  ядро в системе

1. Пример 1

 

    Достоинство этой системы в использовании внешней  шины и памяти узкого формата, что  соответствует требованиям недорогих  встраиваемых применений.

Рисунок 4: Недорогой контроллер с 16-разрядной системой памяти

 

    В контроллере  интегрированы заданные заказчиком встроенные периферийные устройства и  небольшие по объему быстрые 32-разрядные ROM или RAM, используемые для хранения критичного к быстродействию кода. Когда Thumb-ориентированное ядро переключается в состояние ARM для получения максимальной производительности, например, обработки прерывания, коды ARM выполняются из этой области быстродействующей памяти. Внешняя 16-разрядная ROM используется для хранения кодов и констант, а 8-разрядная RAM содержит сверхоперативные данные.

1. Пример 2

 

    Эта конфигурация показывает, как Thumb-ориентированное  ядро может использоваться с медленной, недорогой 32-разрядной ROM.

Рисунок 5: Система с недорогой 32-разрядной ROM

 

    В данной конфигурации в ROM сохраняется смесь подпрограмм 32-разрядного кода ARM, с одной командой на 32-разрядное слово, и подпрограмм  кода Thumb с двумя командами на каждое слово. Каждая внешняя выборка  выбирает или 32-разрядную ARM команду или две 16-разрядные команды Thumb. Команды ARM поступают в основной конвейер обычным способом. Однако, в состоянии Thumb, в то время когда одна команда Thumb поступает в конвейер, другая сохраняется в 16-разрядной защелке, которая является буфером выборок команд с упреждением. При следующей выборке, эта сохраненная команда немедленно становится доступной ядру.    

Моделирование показало, что в этой конфигурации с 200 нс ROM, технология Thumb превосходит по быстродействию стандартное  ядро ARM на10 - 20%, в зависимости от тактовой частоты процессора и кода. Это связано с тем, что ядру ARM для выбора каждой команды из ROM необходимы состояния ожидания, в то время как Thumb-ориентированное ядро находится в состоянии ожидания только один раз на каждые две команды.    

С быстродействующими ROM, синхронизированными  с частотой процессора, состояния  ожидания исключаются и, следовательно, ARM решение будет всегда превосходить по быстродействию Thumb-ориентированное  ядро.

1. Пример 3

 

    Данная конфигурация представляет последнее Thumb -ориентированное решение перед переходом к стандартному ARM ядру, обеспечивающему наивысшую производительность 32-разрядной системы.

Рисунок 6: Высокопроизводительная 32-разрядная  система

 

    При использовании  быстродействующей ROM и встроенном кэш, эта система обеспечивает самую высокую производительность для Thumb-ориентированного ядра, поскольку 32-разрядные ARM команды могут выполняться непосредственно из быстродействующей памяти. Размер кода и стоимость системы, естественно, больше чем у недорогих 16-разрядных шины и системы памяти.

Превосходная плотность кода

 

    Система команд Thumb дает превосходную плотность кода, по сравнению с 32-разрядными ядрами и 8 и 16-разрядными процессорами, обычно используемыми во встраиваемых применениях. Объем памяти и, как следствие, стоимость системы уменьшаются.

16-разрядные команды

 

    Команды Thumb - 16-разрядные  и шина передачи данных системы тоже должна быть только 16-разрядной. Это  уменьшает, и потребляемую мощность и размеры печатной платы, что ведет к меньшей стоимости системы и меньшему потреблению системой мощности.

Самая маленькая площадь, занимаемая ядром на кристалле

 

    Thumb-ориентированные  ядра имеют почти самые маленькие  в отрасли размеры кристалла  (площадь, занимаемая ядром ARM7TDMI, при топологических нормах 0,6 мкм, менее 5 мм2). Следовательно разработчик ASSP (application specific standard product) и ASIC (applications specific integrated circuit), использующий Thumb-ориентированные ядра, получит кристалл системы уменьшенного размера за счет меньшего размера ядра, по сравнению с 16/32-разрядными CISC ядрами, и за счет меньшего размера встроенной ROM программ. В сочетании с упрощенным и, следовательно более дешевым, тестированием, по сравнению с тестированием CISC ядер, малым выделением тепла, что позволяет размещать прибор в пластиковом корпусе, все это позволяет получить прибор меньшей стоимости чем стандартные решения.

Полная 32-разрядная архитектура

 

    Команды Thumb выполняются  на полной 32-разрядной RISC архитектуре ARM. Разработчик, следовательно, способен использовать быструю 32-разрядную математику и простую несегментированную карту памяти с адресным пространством 4 Гбайта - колоссальное пространство даже для наиболее сложных из встраиваемых управляющих применений.     

Стандартная архитектура, в сочетании с новыми средствами разработки программ, способными компилировать ARM коды, коды Thumb или сочетания обоих, гарантируют прямую совместимость с существующим 32-разрядным семейством ARM. Все это обеспечивает разработчика 16-разрядной системы возможностью перехода к уже существующим семействам 32-разрядных ядер.

Размер кода и производительность

 

    Thumb-ориентированные  ядра типа ARM7TDMI выполняют и 32-разрядные  команды ARM и новые 16-разрядные  команды Thumb. Разработчики могут смешивать подпрограммы в кодах Thumb и в кодах ARM в одном и том же адресном пространстве, что позволяет программисту от подпрограммы к подпрограмме находить компромисс между размером кода и производительностью так, как это требуется применением.

Комплект средств разработки программного обеспечения фирмы ARM с расширенными возможностями

 

    Новые команды Thumb полностью поддерживаются Thumb -ориентированным  комплектом инструментальных средств  фирмы ARM. Этот комплект инструментальных средств включает работает в среде Windows, поддерживает Kanji и обеспечивает беспроблемное взаимодействие между состояниями ARM и Thumb.

Защита вложенных средств

 

    Средства, вложенные  в разработку уже эксплуатируемого ARM программного обеспечения, затрачены  не впустую, поскольку Thumb-ориентированные ядра выполняют ARM код. Для использования этих кодов в Thumb состоянии, исходные тексты достаточно только перекомпилировать.

Основа достоинств технологии Thumb - достоинства архитектуры ARM

 

    Новое семейство Thumb-ориентированных ядер использует традиционные достоинства архитектуры ARM: чрезвычайно малое потребление мощности, наилучшее в отрасли соотношение производительность/потребление (MIPS/Watt) и малая площадь, занимаемая ядром, при интеграции на кристалл.    

Подводя итог можно утверждать: архитектура Thumb позволяет разработчикам 16-разрядных получить производительность 32-разрядных ARM ядер по цене 16-разрядных систем.

Thumb -ориентированные ядра и их  развитие

Высокая производительность, великолепная плотность кода

 

    Рынок встраиваемого управления обслуживается  в настоящее время 8 и 16-разрядными приборами от большого количества поставщиков. Однако, в перспективных применениях  с высокими функциональными возможностями, эти приборы часто не обеспечивают требуемой производительности. Вот почему для таких применений необходима 32-разрядная производительность процессоров RISC, объединенная с высокой плотностью кода, характерной для 16-разрядных процессоров CISC. Технология Thumb обеспечивает обе эти потребности, наводя мосты между 16-разрядными системами и завтрашними 32-разрядными системами.

Высокая производительности без добавочной стоимости

 

    Фирма ARM считает, что Thumb-ориентированные ядра будут  особенно успешно использоваться в  применениях с относительно ограниченными возможностями, т.е. в тех, в которых сегодня используют 8-разрядные и 16-разрядные контроллеры и которым необходима большая производительность без дополнительных затрат.

Рисунок 7: Thumb-ориентированные ядра и занимаемая ими область производительности

Совместимость Исходного текста

 

    Так как Thumb-ориентированные  ядра - просто расширение архитектуры ARM, разработчик может компилировать  коды Thumb, коды ARM или смесь обоих. Эта совместимость исходного  текста между Thumb-ориентированными ядрами и ядрами ARM, обеспечивает беспроблемный путь к будущим обновлениям до 32-разрядных уже находящихся в эксплуатации систем, что делает Thumb-ориентированные ядра гарантированным вложением капитала в будущее.    

Кроме того, простота реализации технологии Thumb гарантирует, что перспективные ядра ARM с еще более высокой производительностью также будут располагать Thumb-ориентированными возможностями.

Рисунок 8: Прикладные области для Thumb-ориентированного ядра

ARM7TDMI

 

    Первым Thumb-ориентированным  ядром стало ядро ARM7TDMI. Это ядро семейства ARM7 располагающее:

1. Встроенной макроячейкой EmbeddedICE™, поддерживающей отладку встроенного ядра
2. 32-разрядным аппаратным умножителем
3. Декомпрессором Thumb
4. 32-разрядной производительностью в 8- и 16-разрядных управляющих применениях

 

    Ядро ARM7TDMI пополнило  стандартный ряд 32-разрядных ядер ARM, обеспечив возможность выхода на рынок встраиваемого управления, привнося 32-разрядную производительность в 8 и 16-разрядные применения управления. Первый Thumb-ориентированный прибор в кремнии был выпущен во второй половине 1995.    

Ядро ARM7TDMI используется как лицензионная макроячейка ASIC ARM, предназначенная  использования при создании стандартных  приборов специального назначения .    

Thumb версии стандартных ядер  фирмы ARM, уже разработанных и находящихся в разработке, способны принести еще более высокую производительность в 8 и 16-разрядный мир встраиваемого управления. Технология уплотнения кода Thumb в сочетании с уникальной производительностью StrongARM обеспечит уникальные по производительности решения для применений со встраиваемым управлением, требующих производительности на уровне рабочей станции.

Аппаратные аспекты

 

    Основное добавление к архитектуре ARM, обеспечивающее поддержку  системы команд Thumb - декомпрессор Thumb. Первым ядром ARM, оснащенным декомпрессором, стало ядро ARM7TDMI.