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Intel XScale(TM) 嵌入式微处理器简介

Intel XScale™嵌入式微处理器简介Intel Xscale内核是和ARM® Architecture V5TE结构兼容的微处理器。

Intel® XScale™core内核集成了多种微结构的特点,从而能够完成更过的性能要求。

这样用户可以根据自己的需求进行配置,实现自己特定的功能。

Intel® XScale™的这些微结构很多应用在存储器当中,主要包括:•当数据缓冲从外部存储器获取数据是,仍然能够执行指令;•写缓冲;•写回数据缓冲(Write-back data cache)•缓冲锁定(Cache locking)•可配置的缓冲方式(X Bit, C Bit for Cacheable, B Bit for Bufferable)Intel Xscale内核的上述特点,使它能够有效的处理语音信号,乘法累加操作还可以完成多种语音和多媒体CODEC算法。

特点改进的性能Intel® 超级流水线技术 7-stage integer/8-stage存储器超级流水线内核获得更高的速度和较低的功耗 Intel®动态电压管理 动态电压和频率允许应用系统对性能和功耗进行合理的折衷 Intel® Media处理技术 多累加协处理器同时完成两个16-bit SIMD 乘法(带40-bit累加),有效的媒体处理; 电源管理单元 通过idle、 sleep、和快速wake-up模式,降低功耗 128-entry Branch TargetBuffer 使流水线载有分支支零时仍能够保持正确 32 KB Instruction Cache 保持重要指令,提高系统性能,降低系统功耗 32 KB Data Cache 保持重要数据,提高系统性能,降低系统功耗 2 KB Mini-Data Cache 在频繁改变数据流时,避免"thrashing" of the D-Cache 32-entry 程序存储器管理单元 使能逻辑到物理地址变换、访问允许和I-Cache attributes 32-entry数据存储器管理单元 使能逻辑到物理地址变换、访问允许和D-Cache attributes 4-entry Fill and Pend Buffers 通过允许数据缓冲的non-blocking和"hit-under-miss"操作,提高内和效率。

 性能监测单元 完成两个32-bit event counters和一个32-bit cycle counter foranalysis of hit rates, etc. Debug调试单元 采用硬件断点和256-entry跟踪缓冲调试程序 32-bit CoprocessorInterface 在内核和协处理器间提供高性能的接口 64-bit内和存储器总线,同时32-bit输入和32-bit输出 Gives up to 4.8 GBytes/sec. @ 600 MHz bandwidth for internal accesses 8-entry Write Buffer 当数据写入到存储器是,允许内和继续执行。

 ARM兼容性1ARM* Version 5 (V5) Architecture在ARM* Version 4版本基础上增加了很多功能,其中包括浮点指令。

Intel® XScale™内核应用ARM* V5的整型指令,但不提供浮点指令的硬件支持。

Intel® XScale™内核提供ARM* V5T Thumb指令集合ARM* V5E DSP扩展。

为了进一步提高多媒体处理能力, Intel® XScale™内核作为Intel® Media Processing技术的第一个应用,还增加了乘法累加功能。

这些新的操作映射到ARM写处理器空间,和StrongARM兼容。

为了能够满足特定硬件的需要,操作系统需要尽心适当的调整。

Intel® XScale™内核的结构框图Figure 1给出了Intel® XScale™内核的结构框图,该内核支持:l 7 stage integer/8 stage memory流水线操作;l 32Kbyte指令缓冲(32 ways, lockable by line);l 一个32Kbyte数据缓冲(32 ways,write-back or write-through);l 一个2Kbyte mini-data cache (two ways);l 一个分支目标缓冲 a branch target buffer (used by the processor core’s branch prediction logic);l 性能管理单元(Performance Monitoring Unit);l 编辑调试接口(debug port with Branch History table and hardware breakpoints);l 电源管理控制器(Power Management Controller)和JTAG此外,内核还有数据、存储器管理单元(MMU)、带有32传输缓冲( 32 Entry Translation look aside Buffers (TLBs))等。

应用处理器特殊的结构设计提供了灵活的高性能::下图给出了Intel® XScale™内核的主要功能框图,下面概略的介绍个功能模块:2Multiply/Accumulate (MAC)MAC单元支持乘法累加操作,改进了几个硬件结构以支持语音代码算法。

包括40-bit累加器和支持16-bit packed data。

Memory ManagementIntel® XScale™内核采用存储器管理单元结构,具体参见ARM* Architecture Reference Manual。

MMU 提供访问保护和虚拟到物理地址的变换。

MMU构架还确定指令和数据cache的分类原则。

由页配置属性决定的划分方法:•区分代码为cacheable还是non-cacheable;•在mini-data cache或data cache中选择;•write-back或write-through数据缓冲;•使能数据写分配原则;•enabling the write buffer to coalesce stores to external memoryPerformance MonitoringIntel® XScale™内核增加了两个性能监测控志气,监测在Intel® XScale™内核的各种事件的发生。

该事件管理器允许软件开发人员测试cache的效率,监测系统平静并降低程序的重叠缓存等问题。

Power ManagementIntel® XScale™内核集成了一个电源和时钟管理单元,能够辅助ASSP控制时钟,管理电源。

DebugIntel® XScale™内核通过两个指令寻址断点寄存器支持软件调试。

一个数据地址断点寄存器,一个数据地址屏蔽断点寄存,一个mini instruction cache和一个跟踪缓冲器。

Intel® XScale™内核通过JTAG口进行调试。

Intel® XScale™ Enhancements(改进)Intel PXA250应用处理器的Intel XScale内核是在Intel StrongARM处理器Intel SA-1100和 IntelSA-1110应用处理器基础上改进的,和Intel SA-1100和 Intel SA-1110应用处理器不同的是Intel PXA2503应用处理器采用Thumb代码压缩技术。

RISC结构有个弱点就是代码密度问题,代码密度描述了需要存储代码(也就是软件)的空间。

RISC芯片通常情况下要比CISC (Complex Instruction Set Computing) 处理器占用更大的存储空间。

Thumb技术改善了这方面的性能,代码比正常的RISC密度降低30%,该压缩由Intel PXA250应用处理器自动完成。

工程师或程序员不需要更多的设计考虑。

另一个改进的主要部分就是Intel Xscale内核拥有双乘法/累加(dual-MAC)指令,MAC操作对于计算机和微处理器是一个比较新的运算模式,是从数字信号处理器(DSP)中移植过来的。

而MAC操作对于语音、视频和无线应用是非常重要经常用到的。

一个或两个MAC指令能够完成这些多媒体的应用,因此大大的提高了微处理器的运算能力。

Intel Xscale PXA250 ArchitectureIntel PXA250微处理器是下一代手持多媒体应用处理器,基于Xscale结构的高性能低功耗微处理器,广泛应用于无线、手持和Internet设备当中。

Intel PXA250内核是一个32-bit的微处理器,但是在他的结构设计中,处理器内核部分仅占了整个芯片的15%。

绝大部分区域是为了提高其性能的集成程度和增强电源管理,降低芯片甚至是系统的功耗。

Intel PXA250内核是一个Intel Xscale内核微处理器。

Intel Xscale本身是一个32-bit的RISC为结构。

采用先进的ARM技术,是目前世界上交流行得32-bit 嵌入式CPU。

在技术上ARM和Intel Xscale两者完全兼容。

因此在采用Intel PXA250应用处理器进行软件开发时,原来为ARM开发的代码完全可以进行移植,或直接在基于Intel Xscale的微处理器上运行。

当然新的开发工具将会更能利用发挥Intel Xscale技术。

如图所示,Intel PXA250应用处理器包括多种外设,能够完成个人客户终端构架的基本功能。

它包括集成的外围存储器控制器、串行总线、并行总线、无线和有线通信接口、扩展卡接口以及LCD显示接口等。

所有这些实现了一个片上系统。

在具体的用户设计时,有时只需要增加一些电池、存储器、通信子系统和LCD显示屏就可以了。

从而简化并降低了软硬件的设计实现难度,降低系统的成本和功耗,加快了产品推向市场4产品概述移动和无线设备方便了我们的生活,使工作小冷高。

几乎每天都依赖这些先进的设备来进行各种活动。

为了能够满足客户随时随地能够进行通信、访问信息。

生产厂商需要采用高性能、灵活方便、稳定性好、功耗比较低的技术来满足不断增长的需求。

采用Intel Xscale技术的Intel Personal Internet Client Architecture (Intel PCA)应用处理器将手持设备提升到了一个新的高度。

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