基于ARM核的Intel XScale嵌入式系统

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:406

摘要：简要介绍intel xscale的特点以及与intel strongarm的区别；重点介绍pxa250处理器和pcm-7210单板计算机的结构、功能和接口特性。
关键词：xscale arm核 pxa250 pcm-7210

1 简介
　　intel xscale微体系结构提供了一种全新的、高性价比、低功耗且基于armv5te体系结构的解决方案，支持16位thumb指令和dsp扩充。基于xscale技术开发的微处理器，可用于手机、便携式终端(pda)、网络存储设备、骨干网(backbone)路由器等。intel pxa250微处理器芯片就是一款集成了32位intel xscale 处理器核、多通信信道、lcd控制器、增强型存储控制器和pcmcia/cf控制器以及通用i/o口的高度集成的应用处理器。

　　intel xscale处理器的处理速度是intel strongarm处理速度的两倍，其内部结构也有了相应的变化：

数据cache的容量从8kb增加到32kb；

指令cache的容量从16kb增加到32kb；

微小数据cache的容量从512b增加到2kb；

为了提高指令的执行速度，超级流水线结构由5级增至7级；

新增乘/加法器mac和特定的dsp型协处理器cp0，以提高对多媒体技术的支持；

动态电源管理，使xscale处理器的时钟可达1ghz、功耗1.6w，并能达到1200mips。

　　xscale微处理器架构经过专门设计，核心采用了英特尔先进的0.18μm工艺技术制造；具备低功耗特性，适用范围从0.1mw～1.6w。同时，它的时钟工作频率将接近1ghz。 xscale与strongarm相比，可大幅降低工作电压并且获得更高的性能。具体来讲，在目前的strongarm中，在1.55v下可以获得133mhz的工作频率，在2.0v下可以获得206mhz的工作频率；而采用xscale后，在0.75v时工作频率达到150mhz，在1.0v时工作频率可以达到400mhz，在1.65v下工作频率则可高达800mhz。超低功率与高性能的组合使intel xscale适用于广泛的互联网接入设备，在因特网的各个环节中，从手持互联网设备到互联网基础设施产品，intel xscale都表现出了令人满意的处理性能。

2 pxa250的结构及特点

　　intel xscale pxa250结构框图如图1所示。

2.1 pxa250处理器的主要特点

(1)高性能

低功耗，高性能的32位intel xscale处理器内核，工作频率高达400mhz；

兼容armv5te架构；

采用7级超级流水线结构；

支持多媒体处理技术，采用40位累加器和16位乘法器,以增强对音频和视频的解码能力；

提供支持同步intel strataflash存储器的高性能分帧和分页模式接口。

(2)低功耗

多电源管理模式；

32kb数据和32kb指令cache；

2kb的微小数据cache；

支持2.5v和3.3v的存储器。

(3)i/o扩展

100mhz存储器总线，6个静态存储空间(16或32位rom(smrom)/flash/sram)，4个动态存储分区(16或32位sdram)；

支持2个pcmcia 或 compact flash槽。

(4)外围控制模块

16通道可配置dma控制器；

lcd控制器，独有的支持对快变彩屏的dma方式；

920kbps bluetooth接口；

串行端口(irda、i2c、i2s、ac97、3个uarts、spi 和ssp)；

usb接口；

支持mmc/sd卡。

(5)时钟控制
五种时钟源：

32.768khz振荡器；

3.6864mhz振荡器；

可编程的内核锁相环；

95.85mhz外围固定频率锁相环；

147.46mhz固定频率锁相环。

(6)电源管理
运行模式(正常处理模式)、turbo模式(运行于400mhz)、空闲模式(下电)、睡眠模式(下电)。

(7)封装形式
17mm×17 mm 256脚pbga封装。

2.2 intel xscale内核

　　intel xscale cpu内核采用带有一个增强型存储器管道的超级流水线risc处理器架构的体系结构。这款新型高性能、低功耗的微构架兼容armv5te isa指令集(不支持浮点指令集)。这种微构架在arm核的周围提供了指令与数据存储器管理单元，指令、数据和微小数据cache，写缓冲、全缓冲、挂起缓冲和分支目标缓冲器，电源管理，性能监控、调试和jtag单元以及协处理器接口，mac协处理器和内核存储总线。

　　超级流水线结构是由整型管道、存储器管道和mac管道构成。整型管道包括7级流水线结构，取指令1(分支目标缓冲器)→取指令2→译码→寄存/移位→alu实现→状态执行→回复；存储器管道除包括整型管道的前5级外，后接3个高速缓存，数据cache1、数据cache2和数据回复cache，共8级流水线结构；mac管道是6~9级的流水线结构，包括整型管道的前4级

摘要：简要介绍intel xscale的特点以及与intel strongarm的区别；重点介绍a250处理器和pcm-7210单板计算机的结构、功能和接口特性。
关键词：xscale arm核 a250 pcm-7210

1 简介
　　intel xscale微体系结构提供了一种全新的、高性价比、低功耗且基于armv5te体系结构的解决方案，支持16位thumb指令和dsp扩充。基于xscale技术开发的微处理器，可用于手机、便携式终端(pda)、网络存储设备、骨干网(backbone)路由器等。intel a250微处理器芯片就是一款集成了32位intel xscale 处理器核、多通信信道、lcd控制器、增强型存储控制器和pcmcia/cf控制器以及通用i/o口的高度集成的应用处理器。