ASIC (Applications Specific Integrated Circuit) стали першими приладами, які в Певною мірою враховували особливі вимоги, пропоновані замовниками, і які не могли бути достатньо просто і економічно реалізовані на стандартних приладах (універсальних - загального призначення). Найбільш активно ASIC стали розвиватися з введенням технології програмних ядер і програмних бібліотек периферійних компонентів, які, по мірі їх розвитку, дозволили створювати на одному кристалі достатня велика кількість функцій, щоб можна було називати такі кристали "системами-на-кристалі". І якщо до появи ASIC функції, реалізовані електронною апаратурою, визначалися, в основному, пропонованими напівпровідниковими галузями стандартними приладами, то сьогодні набір функцій, можливості приладів, що виготовляються в напівпровідникових галузях визначають в першу чергу потреби користувачів - Ринковий попит. Образно кажучи, раніше собака (напівпровідникові галузі) виляли хвостом (споживачем), то сьогодні хвіст виляє собакою.
Підтвердженням цього є колосальна кількість всіляких пристроїв, вироблених в величезних обсягах і реалізованих на основі ядер ARM7TDMI фірми ARM і ядрах інших фірм (наприклад стільникові телефони - подальше перерахування займе дуже багато місця). Ще одним підтвердженням активізації виляння собакою є продовження робіт як фірмою ARM, так і іншими фірмами, по створенню ядер зі все більшою продуктивністю і з новими функціональними можливостями.
Для сучасних критичних до вартості і споживанню застосувань необхідний дуже високий рівень продуктивності. Персональні цифрові інформаційні пристрої (PDA) та інтелектуальні телефони - обчислювальні пристрої розміром з долоню - вже об'єднуються із засобами цифрової бездротової комунікації, з тим, щоб забезпечити звернення до нових послуг Internet, до цьому тепер додається Java і розпізнавання мови! Цифрові приставки забезпечують отримання MPEG відео і Surround Sou
nd звучання за ціною, доступною для споживача із середнім статком. Ширина смуги частот мереж зростає і функції маршрутизації переміщаються на мережні інтерфейсні карти персональних комп'ютерів. Кабельні, xDSL та 56-кбодовие модеми реалізують все більш складні алгоритми переміщення даних. У найближчій перспективі проглядається стільниковий відео конференц-зв'язок.
Прилади сімейство ARM9 Thumb, офіційно випущені в жовтні 1997 року, розташовують продуктивністю, необхідною практично для всіх цих застосувань, причому при дуже малому споживанні, що надзвичайно важливо для пристроїв з батарейним харчуванням. Відзначимо, що зниження споживання актуально не тільки для кишенькових пристроїв - високе споживання обмежує рівень інтеграції кристала, що призводить до необхідності реалізовувати необхідні функції в декількох кристалах, веде до небажаних шумів вентиляторів охолодження, веде до дорогому корпусірованію або до використання більш дорогих компонентів харчування.
Сімейство 32-розрядних ARM RISC процесорів ARM9TDMI, яке зберегло основні переваги ARM7TDMI, що стали промисловим стандартом, забезпечує дворазове збільшення продуктивності, при виготовленні по еквівалентній технології.
Продуктивність ARM9TDMI становить 133 MIPS при 120 МГц і технології CMOS з топологічними нормами 0, 35 мкм. При топології 0, 25 мкм і 0, 18 мкм робоча частота складе понад 200 МГц і продуктивність понад 220 MIPS.
Ці нові рівні продуктивності відкривають можливість створення маси нових застосувань, з розширеними можливостями, дозволяють, за рахунок реалізації безлічі функцій на одному високопродуктивному CPU, знижувати вартість систем.
В сімейство ARM9TDMI, в даний час, входить процесорний ядро ​​ARM9TDMI, і оснащені кеш процесорні макроядра ARM940T і ARM920T.
Загальні для, всіх процесорів сімейства ARM9TDMI можливості:
Високопродуктивний 32-розрядний ARM RISC механізм
Гарвардська архітектура з роздільними шинами команд і даних
п'ятирівневий конвеєр
Модуль, виконує операцію множення/акумулювання 16x32 за один цикл
Гнучка синхронізація CPU і шини, включаючи асинхронну, синхронну і однотактовую конфігурації
Thumb 16-розрядна система команд, забезпечує кращу в галузі, щільність коду
Вбудовані можливості EmbeddedICE JTAG налагодження програмного забезпечення
Можливість адаптації до перспективних CMOS технологіям з меншими топологічними нормами
Сумісність з низьковольтними CMOS технологіями
100% сумісність двійкових кодів користувача з ARM7TDMI
Можливість інтеграції класу "система-на-кристалі" з вбудованим тестуванням в процесі виробництва
Рис. 1. Блок-схема процесорного ядра ARM9TDMI
Наслідком інтелектуалізації сучасних застосувань є зростання обсягів програмного забезпечення. Зі зростанням обсягу кодів і даних пам'ять займає все більшу частку вартості системи.
За рахунок використання стислій системи команд Thumb прилади сімейства ARM9 Thumb забезпечує ту ж саму найкращу в галузі щільність коду як і прилади сімейства ARM7 Thumb і, отже, забезпечують зниження вартості системи в цілому. Крім забезпечення меншого обсягу пам'яті збільшення щільності кодів, при збереженні тієї ж самої продуктивності, для вибірки команд використовується більш вузька смуга частот, що дозволяє звільнилася смугу використовувати для інших цілей. Як і в сімейство ARM7 Thumb в сімейство ARM9 Thumb крім ядра ARM9TDMI входять макроядра. До теперішнього часу в це сімейство входять макроядра ARM940T і ARM920T основною відмінністю яких є наявність вбудованих кеш команд і даних.
Оскільки прилади сімейства працюють з тактовими частотами істотно перевищують 100 МГц (120 МГц при топології 0, 35 мкм і понад 200 МГц при топологіях 0, 25 і менше), то ретельно розроблені кешовані макроядра приховують високочастотні запити схеми в попередньо розробленому "чорному ящику ", що забезпечує легкий у використанні вбудований низькочастотний системний шинний інтерфейс, що дозволяє розробнику ASIC або ASSP сконцентруватися на специфічних особливостях проекту. Оскільки кешування значно зменшує потребу в широкій смузі частот, для розміщеної у іншої частини системи пам'яті, з'являється можливість знизити споживання системи, особливо при використанні зовнішньої, щодо кристала, пам'яті.
Смуга пропускання системної шини і пам'яті забезпечують вирішення задач обробки відео та інших завдань, або дозволяє використовувати менш дорогий 16-розрядний або навіть 8-розрядний інтерфейс ЗУ. Все це дозволяє сімейства ARM9 Thumb забезпечувати продуктивність понад 100 MIPS при системі пам'яті типовою для 16-розрядної системи.
Макроядро ARM940T - закінчена високопродуктивна підсистема CPU, що містить ядро ARM9TDMI (цілочисельне RISC CPU), кеші команд і даних, ємністю по 4 Кбайт, буфер запису, блок захисту та інтерфейс AMBA ASB шини. Макроядро ARM940T призначене для використання у вбудовуваних керуючих застосуваннях, які не потребують підтримки віртуальної пам'яті. Модуль захисту, що забезпечує можливості конфігурування і захисту пам'яті, необхідні для типової RTOS, дозволяє визначати 8 областей пам'яті, кожна з яких має в своєму розпорядженні незалежними повноваженнями дозволу і доступу до кеш і буферу запису. Модуль захисту повністю зконфігурований з вбудованих регістрів, що забезпечує просту програмну модель і виключає потреба збереження в пам'яті таблиці відображення сторінок. Зазвичай макроядро ARM940T використовується в тих застосуваннях, в яких кінцевий користувач ніколи не додає програмне забезпечення до системи - типу процесорів, вбудовуваних в плати мережного інтерфейсу, принтери, TV і Internet приставки і в автомобільних застосуваннях.
Макроядро ARM920T, також оснащена кеш команд і даних, але ємністю по 16 Кбайт, закінчена високопродуктивна підсистема CPU на основі ядра ARM9TDMI, з буфером запису і інтерфейсом AMBA ASB шини, але замість блоку захисту макроядро ос...
