martes, marzo 10, 2009

Procesador ARM

Se denomina ARM a una familia de microprocesadores RISC diseñados por la empresa Acorn Computers y desarrollados porAdvanced RISC Machines Ltd., una empresa derivada de la anterior.


El diseño del ARM comenzó en 1983 como un proyecto de desarrollo en la empresa Acorn Computers Ltd. Roger Wilson y Steve Furber lideraban el equipo, cuya meta era, originalmente, el desarrollo de un procesador avanzado, pero con una arquitectura similar a la del MOS 6502. La razón era que Acorn tenía una larga línea de ordenadores personales basados en dicho micro, por lo que tenía sentido desarrollar uno con el que los desarrolladores se sintieran cómodos.
El equipo terminó el diseño preliminar y los primeros prototipos del procesador en el año
1985, al que llamaron ARM1. La primera versión utilizada comercialmente se bautizó como ARM2 y se lanzó en el año 1986.
La arquitectura del ARM2 posee un
bus de datos de 32 bits y ofrece un espacio de direcciones de 26 bits, junto con 16 registros de 32 bits. Uno de estos registros se utiliza como contador de programa, aprovechándose sus 4 bits superiores y los 2 inferiores para contener los flags de estado del procesador.
El ARM2 es probablemente el procesador de 32 bits útil más simple del mundo, ya que posee sólo 30 000
transistores. Su simplicidad se debe a que no está basado en microcódigo (sistema que suele ocupar en torno a la cuarta parte de la cantidad total de transistores usados en un procesador) y a que, como era común en aquella época, no incluye caché. Gracias a esto, su consumo en energía es bastante bajo, a la vez que ofrece un mejor rendimiento que un 286. Su sucesor, el ARM3, incluye una pequeña memoria caché de 4 KB, lo que mejora los accesos a memoria repetitivos.
A finales de los
años 80, Apple Computer comenzó a trabajar con Acorn en nuevas versiones del núcleo ARM. En Acorn se dieron cuenta de que el hecho de que el fabricante de un procesador fuese también un fabricante de ordenadores podría echar para atrás a la competencia, por lo que se decidió crear una nueva compañía llamada Advanced RISC Machines, que sería la encargada del diseño y gestión de las nuevas generaciones de procesadores ARM. Ocurría esto en el año 1990.


Este trabajo derivó en el ARM6, presentado en 1991. Apple utilizó el ARM 610 (basado en el ARM6), como procesador básico para su innovador PDA, el Apple Newton. Por su parte, Acorn lo utilizó en 1994 como procesador principal en su RiscPC.
El núcleo mantuvo su simplicidad a pesar de los cambios: en efecto, el ARM2 tiene 30 000 transistores, mientras que el ARM6 sólo cuenta con 35 000. La idea era que el usuario final combinara el núcleo del ARM con un número opcional de periféricos integrados y otros elementos, pudiendo crear un procesador completo a la medida de sus necesidades.
La mayor utilización de la tecnología ARM se alcanzó con el procesador ARM7TDMI, con millones de unidades en teléfonos móviles y sistemas de
videojuegos portátiles.
DEC licenció el diseño, lo cual generó algo de confusión debido a que ya producía el
DEC Alpha, y creó el StrongARM. Con una velocidad de reloj de 233 MHz, este procesador consumía solo 1 W de potencia (este consumo de energía se ha reducido en versiones más recientes). Esta tecnología pasó posteriormente a manos de Intel, como fruto de un acuerdo jurídico, que la integró en su línea de procesadores Intel i960 e hizo más árdua la competencia.
Freescale (una empresa que derivó de Motorola en el año 2004), IBM, Infineon Technologies, OKI, Texas Instruments, Nintendo,Philips, VLSI, Atmel, Sharp, Samsung y STMicroelectronics también licenciaron el diseño básico del ARM.
El diseño del ARM se ha convertido en uno de los más usados del mundo, desde discos duros hasta juguetes. Hoy en día, cerca del 75% de los procesadores de 32 bits poseen este chip en su núcleo.


FamiliaNúcleoCaracterísticaCache (I/D)/MMUMIPS @ MHzUso
ARM7TDMIARM7TDMI(-S)segmentación de 3 etapasninguna15 MIPS @ 16,8 MHzGBA
ARM710TMMU
ARM720T8KB unificados, MMU
ARM740TMPU
ARM7EJ-SJazelle DBXsin
ARM9TDMIARM9TDMIsegmentación de 5 etapassin
ARM920T16KB/16KB, MMU200 MIPS @ 180 MHzGPX2
ARM922T8KB/8KB, MMU
ARM940TMPU
ARM9EARM946E-Svariable, memorias altamente acopladas, MPUNintendo DS
ARM966E-Ssin cache, TCMs
ARM968E-Ssin cache, TCMs
ARM926EJ-SJazelle DBXvariable, TCMs, MMU
ARM10EARM1020E(VFP)32KB/32KB, MMU
ARM1022E(VFP)16KB/16KB, MMU
ARM1026EJ-SJazelle DBXvariable, MMU or MPU
ARM11ARM1136J(F)-SSIMD, Jazelle DBX, (VFP)variable, MMU
ARM1156T2(F)-SSIMD, Thumb-2, (VFP)variable, MPU
ARM1176JZ(F)-SSIMD, Jazelle DBX, (VFP)variable, MMU+TrustZone620 MHziPhone
ARM11 MPCore1-4 núcleos SMP, SIMD, Jazelle DBX, (VFP)variable, MMU
CortexCortex-M3Microcontroller profilesin cache, (MPU)
Cortex-A8NEON, Jazelle RCT, Thumb-2variable (L1+L2), MMU+TrustZonehasta 2000 (2.0 DMIPS/MHz velocidades desde 600MHz hasta más de 1GHz)Pandora (consola)
Cortex-A9Núcleos múltiples o simples, hasta 4 nucleos. NEON, Thumb®-2, TrustZone, Jazelle, CoreSightL2 hasta 2MBMás de 8000 Dhrystone MIPS agregados a 1GHzVersiones futuras de Symbian
XScale80200/IOP310/IOP315Procesador de entrada/salida
80219
IOP321
IOP33x
PXA210/PXA250Procesador de aplicaciones
PXA255
PXA26x
PXA27x800 MIPS @ 624 MHz
PXA800(E)F
Monahans1000 MIPS @ 1,25 GHz
IXC1100Procesador de control de plano
IXP2400/IXP2800
IXP2850
IXP2325/IXP2350
IXP42x
IXP460/IXP465

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