معرفی انواع پردازنده های ARM

خانواده های پردازنده ARM:

آرم دارای چندین خانواده پردازنده است که بر اساس هسته پردازشی که با آن پیاده سازی شده اند، تقسیم می شود.

معماری پردازنده های ARM با تکامل در هر خانواده ادامه دارد. برخی از خانواده های معروف پردازنده آرم، عبارتند از:

ARM10، ARM9، ARM7 و ARM11. در جدول زیر تعدادی از خانواده های رایج ARM در کنار معماری آن ها ارائه شده است.

برای توصیف پیاده سازی پردازنده ها در ARM از نامگذاری مشابه شکل زیر استفاده می شود:

حروف یا کلمات بعد از "ARM" برای نشان دادن ویژگی های پردازنده استفاده می شود.

• x - خانواده یا سری.
• y - واحد مدیریت/حفاظت از حافظه.
• z - حافظه نهان.
• T - دیکدر Thumb شانزده بیتی:
  پردازنده های ARM از هر دو مجموعه دستورالعمل 32 بیتی ARM و مجموعه دستورالعمل Thumb شانزده بیتی پشتیبانی می کنند. دستورالعمل های اصلی 32 بیتی ARM شامل کدهای دستور آپ کدهای 32 بیتی است که به نوبه خود الگوی باینری 4 بایتی است. دستورالعمل های Thumb شانزده بیتی شامل کدهای 16 بیتی یا الگوی باینری 2 بایتی برای بهبود تراکم کد است.
• D - اشکال زدایی JTAG:
  JTAG یک پروتکل سریال است که توسط ARM برای انتقال اطلاعات اشکال زدایی یا دیباگ بین پردازنده و تجهیز تست استفاده می شود.
• M - ضرب کننده سریع:
  پردازنده های قدیمی ARM از یک واحد ضرب کننده کوچک و ساده استفاده می کردند. این واحد ضرب کننده برای تکمیل یک ضرب کنندگی به سیکل ساعت بیشتری نیاز دارد. با وجود واحد ضرب کننده سریع (Fast Multiplier)، سیکل های ساعت مورد نیاز برای ضرب به طور قابل توجهی کاهش می یابد و پردازنده های مدرن ARM قادر به محاسبه ضرب 32 بیتی در یک سیکل واحد هستند.
• I - شبیه ساز درون مدار (ICE) تعبیه شده ماکروسل (Macrocell):
  پردازنده های ARM دارای سخت افزار اشکال زدایی بر روی تراشه هستند که به پردازنده اجازه می دهد breakpoints و watchpoints را تنظیم یا Set کند.
• E - دستورالعمل های پیشرفته برای DSP (فرض TDMI):
  پردازنده های ARM در این مُد از مجموعه دستورالعمل تعمیم یافته DSP برای برنامه های DSP با کارایی بالا پشتیبانی می کنند. با استفاده از این دستورالعمل های DSP تعمیمی، می توان عملکرد DSP پردازنده های ARM را بدون فرکانس های ساعت بالا افزایش داد.
• Jazelle - J (برای اجرای سریع JAVA):
  از پردازنده های ARM با فناوری Jazelle می توان در اجرای سریع کدهای جاوا استفاده کرد. Jazelle DBX یا Direct Bytecode eXrection در تلفن های همراه و سایر لوازم برقی برای اجرای جاوا با کارایی بالا بدون تأثیرگذاری بر حافظه یا باتری استفاده می شود.
• F - واحد ممیز شناور (FPU) برداری:
  معماری ممیز شناور (Floating Point) در پردازنده های ARM اجرای عملیات حسابی شناور را ارائه می دهد. محدوده دینامیکی و دقت ارائه شده توسط معماری ممیز شناور در پردازنده های ARM در بسیاری از برنامه های زمان واقعی (Real Time) در حوزه های صنعتی و خودروسازی استفاده می شود.
• S - نسخه Synthesizable:
  هسته پردازنده ARM به عنوان کد منبع (سورس کد) در دسترس است. این هسته نرم افزاری را می توان به فرمی کامپایل کرد که توسط EDA Tools به راحتی قابل درک باشد. با استفاده از کد منبع پردازنده می توان معماری پردازنده ARM را اصلاح کرد. نمونه ای در پردازنده های خانواده ARM7، پردازنده LPC2148 مبتنی بر معماری ARM7TDMI-S است.

انواع پردازنده های ARM:
پردازنده های ARM را می توان به پردازنده های کلاسیک آرم (ARM Classic Processors)، پردازنده های توکار آرم (ARM Embedded Processors) و پردازنده های کاربردی آرم (ARM Application Processors) تقسیم بندی کرد.

پردازنده های کلاسیک ARM شامل خانواده های ARM9، ARM7 و ARM11 هستند و ARM7TMDI هنوز پراستفاده ترین پردازنده 32 بیتی است.

پردازنده های مبتنی بر ARM7 هنوز هم در بسیاری از دستگاه های کوچک و ساده 32 بیتی استفاده می شوند.

می توان از ARM7 یا سایر پردازنده های کلاسیک ARM برای سیستم های تعبیه شده در مقیاس کوچک استفاده کرد که با استفاده از پردازنده های پیشرفته تعبیه شده ARM یا پردازنده های Cortex-M و پردازنده های Cortex-R ساخته می شوند.

پردازنده های Cortex-M دارای مشخصات میکروکنترلری هستند، در حالی که پردازنده های Cortex-R زمان واقعی اند.

پردازنده های Cortex-M دارای انرژی کارآمد بوده و برای اجرا ساده هستند و عمدتاً برای برنامه های پیشرفته تعبیه شده توسعه یافته اند.

پردازنده های Cortex-M ARM به چندین هسته پردازنده مانند Cortex-M0، Cortex-M0+، Cortex-M3، Cortex-M4 و Cortex-M7 تقسیم می شوند.

سری Cortex-A بالاترین عملکرد را در بین پردازنده های ARM دارند.

این پردازنده ها در دستگاه های تلفن همراه، محصولات فناورانه مانند تجهیزات شبکه، لوازم برقی، سیستم های اتوماسیون، خودروها و سایر سیستم ها توکار به کار می روند.

پردازنده های Cortex-A خود به انواع پردازنده های عملکرد بالا (High Performance)، بازده بالا (High Efficiency) و بازده بسیار بالا (Ultra-high Efficiency) تقسیم می شوند.

هریک از این ها نیز خود انواع هسته های متخلفی دارند.