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解读XScale处理器大全及发展现状前景

发布时间:2019-04-25 12:13 来源:未知 编辑:admin

  Intel的XScale源于ARM内核,在这个架构基础上扩展,它保留了对以往产品的向下兼容性。 Intel XScale体系架构提供了一种全新的、高性价比、低功耗且基于ARM的第5代体系架构ARMv5TE体系结构的解决方案,兼容ARMv5TE ISA指令集(不支持浮点指令集),支持16位Thumb指令和DSP扩充。

  在PDA领域,Intel的StrongARM和XScale处理器占据举足轻重的地位,这两者在架构上都属于ARM体系,相当于ARM的一套实际应用方案。它是Intel公司始于ARM v5TE处理器发展的产品,当年ARM推出嵌入式核心之后,DEC公司获得许可并在此基础上开发出增强版的StrongARM 处理器,后来DEC公司被康柏所合并,而StrongARM核心则被Intel买走,属于该体系的SA1110处理器被长时间用于Pocket PC中(PDA中的一种,采用Windows CE操作系统)。不过,SA1100的集成度较低,许多功能都必须借助第三方芯片实现,而且存在一些老掉牙的过时接口和派不上用场的功能,Intel在接手之后对其进行改进,并在2002年2月份正式推出基于StrongARM的下一代架构XScale。

  在指令集结构上,XScale仍然属于ARM的“V5TE”体系,与ARM10系列内核相同,但它拥有与众不同的7级流水线,除了无法直接支持 Java解码和V6 SIMD指令集外,各项性能参数与ARM11核心都比较接近。再结合Intel在半导体制造领域的技术优势,XScale获得了极大的性能提升,它的最高频率可达到1GHz,并保持ARM体系贯有的低功耗特性。加上丰富的软件支持、强大的扩展能力和附属功能,以及Intel在产业界的巨大影响力,XScale被广泛应用于Pocket PC和Palm平台的PDA产品中,成为该领域的事实主宰者。其他半导体厂商(如索尼、三星)基于ARM的解决方案虽然也有一定的市场,但在该领域完全不是Intel XScale的对手,连曾依赖DragonBall处理器成为霸主的摩托罗拉也都无力反击。

  到目前为止,Intel已推出PXA25x、PXA26x和PXA27x三代XScale架构的嵌入式处理器。PXA25x采用0.18微米工艺制造,拥有32KB指令缓存和32KB数据缓存,并具有专用于多媒体数据流的2KB缓存。PXA25x整合的功能极为强大,可支持4 Bank结构、最多256MB容量的100MHz SDRAM内存或闪存,采用16、32位宽度总线连接;支持双Bank结构的PCMCIA、CF卡控制器和MMC/SD存储卡控制器;整合LCD显示控制器,最多可支持16位色彩显示,且具有一定的几何填充、矩形单元变换等硬件加速功能;支持AC97音频、USB、蓝牙和红外接口等等。PXA25x系列有 200MHz、300MHz、400MHz三个频率的版本,芯片封装尺寸只有17TImes;17mm。由于处理器自身具备强大的扩展功能,PDA厂商的设计工作变得很简单。目前PDA或智能手机中90%以上的功能都是由处理器直接整合,厂商并不需要进行额外的设计,这就是高集成度带来的好处。

  相比之下,PXA26TImes; 系列只能算是PX25x的扩展,两者的核心设计以及功能扩展完全相同,不同之处在于,PXA26x系列在处理器中直接集成了闪存。一个完整的PXA26x 产品由1枚处理核心和1到2枚闪存芯片共同组成,对应16MB、32MB的闪存配置方案,这种方式分别比传统的分离封装方案节省了56%和65%的空间占用。不过,板载闪存也将占用6个Bank中的一个,若该系统集成了4Bank、256MB容量的SDRAM,那么仅剩1个Bank可供给 CF/PCMCIA插槽或其他类似的设备使用。但总的来说,PXA26x所拥有的高集成度让它非常适合追求便携性的PDA、智能手机的切实需要,推出之后获得市场的热烈反响,目前仍然还占据着主流地位。

  PXA27x系列是Intel目前的主打产品,它的发布时间是在2004年4月份。PXA27x最大的改进就是采用0.13微米制造工艺,时钟频率提升至624MHz的高水平。其次,PXA270x首次引入Intel的无线位的SIMD指令集,这些指令集可有效增强视频、3D 图形、音频以及其他SIMD元素的处理效率,显著改善了多媒体处理性能。

  Intel官方数据表示,312MHz的PXA270(PXA27x系列中最低频率型号)处理器所具有的多媒体处理效能相当于520MHz的ARM处理器,而624MHz的高频PXA270则与775MHz的ARM处理器相当。这意味着未采用V6指令集的PXA27x,照样跻身于一流嵌入式产品的行列。尽管这套无线MMX与PC上的SSE、SSE2并不兼容,但它们在功能上相当类似,程序员不必重新编写算法或程序指令,只需简单调整计算精度和数据表示即可让软件实现对无线MMX的优化,而这项工作在短时间内即可完成。

  Intel官方数据表示,312MHz的PXA270(PXA27x系列中最低频率型号)处理器所具有的多媒体处理效能相当于520MHz的ARM处理器,而624MHz的高频PXA270则与775MHz的ARM处理器相当。这意味着未采用V6指令集的PXA27x,照样跻身于一流嵌入式产品的行列。尽管这套无线MMX与PC上的SSE、SSE2并不兼容,但它们在功能上相当类似,程序员不必重新编写算法或程序指令,只需简单调整计算精度和数据表示即可让软件实现对无线MMX的优化,而这项工作在短时间内即可完成。

  从2006年开始,英特尔公司便开始逐渐清理通信芯片业务。当时,英特尔公司把手机芯片业务以6亿美元的价格转让给了Marvell科技公司。Marvell推出PXA3xx系列,采用新一代的XScale架构,其中PXA320最高主频806MHz。

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