ARC處理器：嵌入式新利器 性能功耗完美體

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? ? 　由于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)日益復(fù)雜且對(duì)運(yùn)算效能的要求大幅提高，為全方位滿足客戶對(duì)執(zhí)行效率、面積、功耗的高要求，新思科技公司日前發(fā)布其全新DesignWare ARC HS處理器，具有高度的可配置性、延展性，能提供豐富的設(shè)計(jì)彈性，同時(shí)能夠提供超過(guò)4200DMIPS的性能，而功耗小于85毫瓦，堪稱高階嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計(jì)新利器。

　　據(jù)悉，新思科技此次推出的32位ARC HS34和HS36處理器是基于擴(kuò)展ARCv2架構(gòu)的高速、低功耗處理器系列的首批成員、是迄今為止性能最高的ARC處理器內(nèi)核，在采用典型的28納米（nm）硅工藝時(shí)，可提供高達(dá)2.2GHz 的速度和1.9 DMIPS/MHz的性能。即使是延用上一代制造工藝，不管是在主打高效能優(yōu)勢(shì)的40納米泛用型制程（40G）還是主打低耗電量?jī)?yōu)勢(shì)的40納米低耗電制程（40LP）下ARC HS亦有不俗表現(xiàn)。

　　應(yīng)對(duì)效能新需求

　　新思科技亞太區(qū)解決方案事業(yè)群應(yīng)用工程經(jīng)理劉庭墉先生介紹到，現(xiàn)階段嵌入式系統(tǒng)對(duì)處理器性能、功耗管理提出新的要求，兼具高效能與低功耗，同時(shí)富有極大的設(shè)計(jì)彈性的處理器才能夠順應(yīng)設(shè)計(jì)需求，32位ARC HS34和HS36處理器能夠同時(shí)滿足上述要求，而且兼顧產(chǎn)品面積，在采用典型28納米工藝時(shí)的硅片面積僅為0.15平方毫米，這使得HS處理器能夠在未來(lái)的便攜式智能設(shè)備上大有可為。另外，HS處理器專門針對(duì)在完成高速數(shù)據(jù)和信號(hào)處理任務(wù)時(shí)的功率效率（DMIPS/mW）和面積效率（DMIPS/mm2）進(jìn)行了優(yōu)化。這種優(yōu)化使它們非常適合于系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）中的嵌入式以及深度嵌入式處理器，這些SoC可用于諸如固態(tài)硬盤、連網(wǎng)設(shè)備、汽車控制器、媒體播放器、數(shù)字電視、機(jī)頂盒和家庭聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品等。

　　圖1：新思科技亞太區(qū)解決方案事業(yè)群應(yīng)用工程經(jīng)理劉庭墉先生

　　現(xiàn)在，ARC系列處理器已經(jīng)在嵌入式IP市場(chǎng)占據(jù)19%的份額，應(yīng)用方面，在SSD存儲(chǔ)領(lǐng)域占有巨大的市場(chǎng)份額。另外，據(jù)研究機(jī)構(gòu)Linley Group的資料表明，在相同的功耗下，ARC HS34的效能表現(xiàn)約是ARM Cortex-R5及MIPS InterAptiv的三倍，這種強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)能夠有效滿足嵌入式系統(tǒng)對(duì)處理器效能愈來(lái)愈嚴(yán)苛的要求，將有助新思科技ARC架構(gòu)進(jìn)一步擴(kuò)大在嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)的占有率。

　　圖2：28 HPM制程工藝下的性能比較

　　新思科技資深應(yīng)用工程師王偉先生亦指出，ARC HS處理器支持亂時(shí)序執(zhí)行，能夠最大限度的減少指令間的依賴（如數(shù)據(jù)依賴等）對(duì)處理器性能的影響，可以使處理器中的執(zhí)行單元盡量少的處在等待狀態(tài)，大大提高了處理器的運(yùn)行效率。

　　圖3：新思科技資深應(yīng)用工程師王偉先生

　　ARC HS 處理器在提升高數(shù)據(jù)吞吐量和降低系統(tǒng)延遲方面也有很多優(yōu)勢(shì)，首先ARC HS 處理器支持64位的數(shù)據(jù)load/store 指令，相較于僅支持32位數(shù)據(jù)load/store的處理器，會(huì)大幅提高數(shù)據(jù)吞吐量。其次，ARC HS處理器還支持自定義指令和自定義IO，允許客戶在ARC HS 處理器上定義私有的IO總線，并交由自定義指令處理，這樣也會(huì)大大提高數(shù)據(jù)吞吐量。

? ? ? ? ARC HS 處理器在降低系統(tǒng)延遲方面的優(yōu)化：

　　1、支持close couple memory（CCM），允許ARC處理器在一個(gè)周期內(nèi)就訪問(wèn)到CCM中的數(shù)據(jù)和指令；

　　2、支持direct mapping of peripherals，允許ARC處理器直接訪問(wèn)到外設(shè)；

　　3、支持Fast interrupt and context switch，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力；

　　4、支持自定義指令和自定義IO，允許客戶將自己的硬件模塊，外設(shè)，甚至協(xié)處理器直接與ARC處理器緊密耦合（可以不通過(guò)系統(tǒng)總線來(lái)連接），可大幅提高系統(tǒng)效率減小延遲。

　　高度可配置的ARC HS處理器允許設(shè)計(jì)師去定制其SoC上內(nèi)核的每個(gè)實(shí)例，用戶可以定義到處理器流水線的指令擴(kuò)展，因而支持對(duì)其自己的專有硬件加速器的集成，從而極大地提高了針對(duì)特定應(yīng)用的性能，同時(shí)降低功耗和所需內(nèi)存的數(shù)量。在最低成本下就能夠設(shè)計(jì)具備最高性能的產(chǎn)品，在眾多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

　　圖4：ARC處理器系列的定位與應(yīng)用領(lǐng)域

　　ARC HS處理器將使我們能夠在嵌入式設(shè)計(jì)中，將高性能和低功耗整合成一個(gè)完美體，同時(shí)顯著地縮小芯片面積，實(shí)現(xiàn)性能、功耗和面積的最佳平衡。這不僅僅是提高CPU的效能，更能夠優(yōu)化整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的表現(xiàn)，滿足高階嵌入式系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的新需求。

　　構(gòu)建完善生態(tài)鏈

　　新的產(chǎn)業(yè)環(huán)境變化隨之而來(lái)的是客戶新需求的不斷增加，為全方位滿足客戶，新思科技一直致力于構(gòu)建完善的生態(tài)系統(tǒng)，在這方面可謂不遺余力。不僅僅授權(quán)客戶處理器核心，而是從設(shè)計(jì)、除錯(cuò)到模擬等過(guò)程，給予客戶全面的工具支援，而且新思科技在軟體開發(fā)工具、中介軟體、作業(yè)系統(tǒng)的部署上，亦建立了完整的生態(tài)系統(tǒng)，能夠提供客戶一整套完善的解決方案。

　　新思非?？春弥袊?guó)大陸市場(chǎng)，為了給中國(guó)客戶提供本土化的技術(shù)支持 已在武漢成立了幾十人的技術(shù)開發(fā)支持團(tuán)隊(duì)，能夠提供強(qiáng)大的技術(shù)支持服務(wù)。

　　而且新思科技一直在加強(qiáng)與合作伙伴的合作，ARC Access項(xiàng)目合作伙伴提供了支持在ARC HS處理器上進(jìn)行軟件開發(fā)的第三方硬件和軟件工具，包括由Ashling Microsystems 和Lauterbach提供的先進(jìn)調(diào)試工具，以及Express Logic提供的廣受歡迎的ThreadX RTOS。由新思科技和第三方合作伙伴提供的軟件開發(fā)工具、操作系統(tǒng)和中間件組成了多樣化的生態(tài)系統(tǒng)，加速了基于ARC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　新思為幫助工程師應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、系統(tǒng)和制造中的各種挑戰(zhàn)，提供了軟件、IP等一系列完善的支持和服務(wù)，積極構(gòu)建一個(gè)設(shè)計(jì)生態(tài)圈。

——本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)12月《處理器與DSP特刊》“Change The World欄目”，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處，違者必究！