ARM9 és un grup de nuclis de processador ARM RISC de 32 bits amb llicència d'ARM Holdings per a ús de microcontroladors.ARM9 Family Webpage; ARM Holdings. La família principal d'ARM9 està formada per ARM9TDMI, ARM940T, ARM9E-S, ARM966E-S, ARM920T, ARM922T, ARM946E-S, ARM9EJ-S, ARM926EJ-S, ARM968E-S i ARM996HS. Els nuclis ARM9 es van llançar entre 1998 i 2006 i ja no es recomanen per a nous dissenys de circuits integrats; les alternatives més noves són els nuclis ARM Cortex-M.
Visió general Amb aquesta generació de disseny, ARM va passar d'una arquitectura von Neumann (arquitectura Princeton) a una arquitectura Harvard (modificada; és a dir, memòria cau dividida) amb busos d'instruccions i dades (i memòries cau) separats, augmentant significativament la seva velocitat potencial. La majoria de xips de silici que integren aquests nuclis els empaqueten com a xips d'arquitectura Harvard modificada, combinant els dos busos d'adreces a l'altre costat de les memòries cau de CPU separades i les memòries estretament acoblades.
Hi ha dues subfamílies que implementen versions diferents de l'arquitectura ARM.
Diferències amb els nuclis ARM7 Les millores clau respecte als nuclis ARM7, habilitades per l'ús de més transistors, inclouen:
Millores en la freqüència de rellotge. Canviar d'un pipeline d'instruccions de tres etapes a un de cinc etapes permet duplicar aproximadament la velocitat del rellotge, en el mateix procés de fabricació de silici. Millores en el recompte de cicles. Es va mesurar que molts binaris ARM7 sense modificar trigaven aproximadament un 30% menys de cicles a executar-se en nuclis ARM9. Les millores clau inclouen: Càrregues i emmagatzematges més ràpids; moltes instruccions ara costen només un cicle. Això s'aconsegueix gràcies tant a l'arquitectura Harvard modificada (reduint la contenció del bus i la memòria cau) com a les noves etapes del pipeline. Exposant els interbloquejos de la canonada, permetent optimitzacions del compilador per reduir els bloquejos entre etapes.
A més, alguns nuclis ARM9 incorporen instruccions "DSP millorades", com ara una multiplicació-acumulació, per donar suport a implementacions més eficients d'algoritmes de processament de senyals digitals.
Canviar d'una arquitectura von Neumann implicava utilitzar una memòria cau no unificada, de manera que les recuperacions d'instruccions no expulsaven dades (i viceversa). Els nuclis ARM9 tenen senyals de bus de dades i adreces separats, que els dissenyadors de xips utilitzen de diverses maneres. En la majoria dels casos, connecten almenys una part de l'espai d'adreces a l'estil von Neumann, utilitzat tant per a instruccions com per a dades, normalment a una interconnexió AHB que es connecta a una interfície DRAM i una interfície de bus extern que es pot utilitzar amb memòria flash NOR. Aquests híbrids ja no són processadors purs d'arquitectura Harvard.
Llicència ARM ARM Holdings no fabrica ni ven dispositius de CPU basats en els seus propis dissenys, sinó que llicencia l'arquitectura del processador a les parts interessades. ARM ofereix una varietat de termes de llicència, que varien en cost i resultats. A tots els titulars de llicències, ARM proporciona una descripció del maquinari integrable del nucli ARM, així com un conjunt complet d'eines de desenvolupament de programari i el dret a vendre silici fabricat que conté la CPU ARM. Aquest model de disseny de nucli de CPU amb llicència s'anomena nucli de propietat intel·lectual (IP).
Personalització de silici Els fabricants de dispositius integrats (IDM) reben la IP del processador ARM com a RTL sintetitzable (escrit en Verilog). D'aquesta forma, tenen la capacitat de realitzar optimitzacions i extensions a nivell arquitectònic. Això permet al fabricant assolir objectius de disseny personalitzats, com ara una velocitat de rellotge més alta, un consum d'energia molt baix, extensions del conjunt d'instruccions, optimitzacions de mida, compatibilitat amb la depuració, etc. Per determinar quins components s'han inclòs en un xip de CPU ARM concret, consulteu la fitxa tècnica del fabricant i la documentació relacionada.
Nuclis AnyNuclis ARM91998ARM9TDMI1998ARM940T1999ARM9E-S1999ARM966E-S2000ARM920T2000ARM922T2000ARM946E-S2001ARM9EJ-S2001ARM926EJ-S2004ARM968E-S2006ARM996HS La família de processadors multinucli ARM MPCore admet programari escrit utilitzant els paradigmes de programació multiprocessador asimètric (AMP) o simètric (SMP). Per al desenvolupament d'AMP, cada unitat central de processament dins de l'MPCore es pot considerar com un processador independent i, com a tal, pot seguir les estratègies tradicionals de desenvolupament d'un sol processador.
ARM9TDMI ARM9TDMI és un successor del popular nucli ARM7TDMI, i també es basa en l'arquitectura ARMv4T. Els nuclis basats en aquest tenen un pipeline de cinc etapes (recuperació, descodificació, execució, accés a la memòria de dades, escriptura al registre), admeten conjunts d'instruccions ARM de 32 bits i Thumb de 16 bits i inclouen:
ARM920T amb 16 KB cadascun de memòria cau d'I/D i una MMU ARM922T amb 8 KB cadascun de memòria cau d'I/D i una MMU ARM940T amb memòria cau i una unitat de protecció de memòria (MPU)
ARM9E-S i ARM9EJ-S ARM9E, i el seu germà ARM9EJ, implementen el pipeline bàsic ARM9TDMI, però afegeixen compatibilitat amb l'arquitectura ARMv5TE, que inclou algunes extensions del conjunt d'instruccions a l'estil DSP. A més, l'amplada de la unitat multiplicadora s'ha duplicat, reduint a la meitat el temps necessari per a la majoria d'operacions de multiplicació. Admeten conjunts d'instruccions de 32 bits, 16 bits i de vegades de 8 bits.
ARM926EJ-S amb tecnologia ARM Jazelle, que permet l'execució directa de bytecode Java de 8 bits en maquinari i una MMU ARM946 ARM966 ARM968
Les calculadores gràfiques TI-Nspire CX (2011) i CX II (2019) utilitzen un processador ARM926EJ-S, amb una freqüència de 132 i 396 MHz respectivament.
Xips miniatura|La Nintendo DSi té un xip amb nuclis ARM9 i ARM7. miniatura|El maó Lego Mindstorms EV3 té un ARM9 TI Sitara AM1x. ARM920T
Atmel AT91RM9200Atmel Legacy ARM-Based Solutions; Atmel. CPU Cirrus Logic EP9315 ARM9, 200 MHz NXP i.MX1 Samsung S3C2410, S3C2440, S3C2442, S3C2443
RM922T miniatura|Processador de banda base ARM946E-S en un telèfon Samsung SGH-D900 miniatura|Samsung S3C2416XH-26
Micrel/Kendin KS8695 NXP LH7A4xx
ARM925T
Texas Instruments OMAP 1510
ARM926EJ-S
Tecnologies 5V 5VT1310/1312/1314 Atmel AT91SAM9260,Atmel Legacy ARM-Based Solutions; Atmel. AT91SAM9G,SAM9G ARM9 Microcontrollers; Atmel. AT91SAM9M,SAM9M ARM9 Microcontrollers; Microchip. AT91SAM9N/CN,SAM9N/CN ARM9 Microcontrollers; Atmel. AT91SAM9R/RL,SAM9R/RL ARM9 Microcontrollers; Atmel. AT91SAM9X,SAM9X ARM9 Microcontrollers; Atmel. AT91SAM9XESAM9XE ARM9 Microcontrollers; Atmel. (vegeu AT91SAM9) ASPEED AST2400 Cypress EZ-USB FX3 Controlador de gestió de la placa base HP iLO 4 Nintendo Starlet (coprocessador de la Wii) Nuvoton NUC900 NXP (anteriorment Freescale Semiconductor) sèrie i.MX2,i.MX28 Applications Processors; NXP. (vegeu I.MX), sèries LPC3100 i LPC3200 Samsung S3C2412, S3C2416, S3C2450 Spreadtrum SC6531, SC7701B STMicroelectronics Nomadik, SPEAr300/600 Texas Instruments OMAP 850, 750, 733, 730, 5912 (també 5948, que és una versió específica per al client, fabricada per a Bosch), 1610 Texas Instruments Sitara AM1x, OMAP L137/L138, Davinci DA830/DA850/DM355/DM365 VIA WonderMedia 8505 i 8650
ARM940T
SoC Conexant CX22490 STB
ARM946E-S
Nintendo NTR-CPU (CPU de la Nintendo DS), TWL-CPU (CPU de la Nintendo DSi; igual que la de la DS però amb una velocitat de 133 MHz en lloc de 67 MHz)GBATEK - GBA/NDS Technical Info - ARM CP15 ID Codes; Martin Korth NXP Nexperia PNX5230
ARM966E-S
Lògica LSI LSI53C1030 STMicroelectronics STR9
Nucli ARM9 sense referència Insereix un paràgraf
Anyka AK32xx Atmel AT91CAP9 CSR Quatro 4300 Atles de Centralitat III Digi NS9215, NS9210 HiSilicon Kirin K3V1 Infineon S-GOLDlite PMB 8875 LeapFrog LF-1000 NXP (anteriorment Freescale Semiconductor) i.MX1x MediaTek MT1000, MT6235-39, MT6268, MT6516 Qualcomm MSM6xxx Qualcomm Atheros AR6400 Texas Instruments TMS320DM365/TMS320DM368 ARM9EJ-S Zilog Encore! 32
Documentació La quantitat de documentació per a tots els xips ARM és descoratjadora, especialment per als nouvinguts. La documentació dels microcontroladors de dècades passades s'inclouria fàcilment en un sol document, però a mesura que els xips han evolucionat, també ha crescut la documentació. La documentació total és especialment difícil d'entendre per a tots els xips ARM, ja que consisteix en documents del fabricant del circuit integrat i documents del proveïdor del nucli de la CPU (ARM Holdings).
Referències
Categoria:Semiconductors Categoria:Microprocessadors d'ARM