Digitrode

Без сомнения, наиболее успешной и широко распространённой архитектурой команд (ISA) в мире является набор инструкций Arm. На сегодняшний день развернуто более 300 миллиардов процессоров, основанных на Arm ISA. При населении Земли более восьми миллиардов человек это примерно 38 процессоров Arm на каждого.

Что делает Arm ISA столь привлекательной? Она относится к классу архитектур с уменьшенным набором команд (RISC) и разработана для использования в самых разных приложениях — от небольших устройств с батарейным питанием до систем реального времени, а также для высокопроизводительных вычислений на периферии и в облаке. Чтобы поддерживать такие варианты использования, архитектура Arm эволюционировала от Armv1 до современного Armv9-A.

Эта статья призвана дать читателю подробное представление об архитектуре RISC-V, а также поможет в сравнении архитектуры RISC-V с популярной архитектурой ARM. Прежде чем мы углубимся в техническую терминологию и начнем сравнивать две архитектуры, читателю важно понять, что подразумевается под архитектурой набора команд.

Архитектура набора команд (ISA) – это, по сути, часть вычислительной машины, которая видна программисту на уровне ассемблера или составителю компилятора. ISA – это место, где программное обеспечение встречается с аппаратной частью. ISA определяет команды/инструкции, которые изначально могут быть поняты машиной и ее микроархитектурой, а также определяет, как инструкции должны быть сохранены, доступны и реализованы.

До сих пор в нашей серии статей о JTAG мы рассматривали стандарт IEEE 1149.1, включая контроллер тестового порта доступа (TAP) и конечный автомат TAP. Затем мы рассмотрели различные физические интерфейсы, доступные для работы с JTAG, включая распиновки для разъемов, а также интерфейсы JTAG и датчики отладки, доступные на рынке.

В этой статье мы собираемся немного отойти от стандарта JTAG и вместо этого посмотрим, как JTAG реализован во вездесущих устройствах с ядром ARM.

В настоящее время микроконтроллеры настолько дешевы и доступны, что их обычно используют вместо простых логических схем на основе дискретных компонентов, что позволяет достигнуть гибкости проектирования и сократить площадь, занимаемую на печатной плате. Некоторые машины и роботы сегодня полагаются на огромное количество микроконтроллеров, каждый из которых решает определенную задачу.

Но на рынке сегодня представлено большое количество микроконтроллеров. Что они из себя представляют? И в чем их отличие друг от друга? В этой статье мы рассмотрим разницу между основными семействами микроконтроллеров: AVR, ARM, 8051 и PIC.

Компания Direct Insight представила плату, которую можно конфигурировать путем замены компактного (68 × 26 мм) процессорного модуля. Доступны различные процессоры от ARM9 до ARM Cortex-A9, что позволяет создавать уникальные решения для продукции на базе Linux, Windows CE и Android.

Компания CUPP Computing комбинирует мощь процессора x86, работающего под управлением ОС Windows, с эффективностью ARM-процессора, который работает под управлением ОС Android. В соответствии проектом компании, прототип ARM-платформы под названием PunkThis встраивается в планшетный ПК Asus Eee Slate EP121.

Ответ — для приложений с повышенной функциональной безопасностью. По крайней мере ядра ARM Cortex-R в высокопроизводительных «реальновременных» микроконтроллерах компании Texas Instruments для этого и применяются.

Хотя процессоры Cortex-R практически полностью совместимы с процессорами Cortex-A и Cortex-M в плане набора инструкций, все-таки между ними есть существенные различия. В частности, ядро Cortex-R характеризуется более высокой производительностью по сравнению с Cortex-M, и в то же время оно может выполнять детерминированные операции, чего сложно добиться на процессорах приложений Cortex-A. Так что с точки зрения производительности Cortex-R располагается между Cortex-M и Cortex-A, но в то же время может применяться как в микроконтроллерах, так и в процессорах.

Архитектура ARM и средства разработки

Все большее число производителей предлагают 32-разрядные микроконтроллеры на основе ядра ARM Cortex-M, и в то же время, имеются и новые среды разработки, предназначенные для таких микроконтроллеров. Некоторые языки программирования и инструменты, ранее доступные только для настольных компьютеров, в настоящее время портируются на ARM-микроконтроллеры.

Технические преимущества архитектуры ARM Cortex-M, такие как высокая производительность, высокая плотность кода, поддержка ОС и гибкость системы памяти, также позволяют использовать новые методы разработки программного обеспечения на ARM-устройствах. Использование этих методов с 16- или 8-разрядными микроконтроллерами может быть неэффективным или даже невозможным.

Открытость архитектуры ARM позволяет поставщикам программных сред разработки создавать среды для множества микроконтроллеров различных производителей, в то время как инструменты, разработанные для 8- и 16-разрядных устройств имеют ограниченный охват рынка.

Более широкая область внедрения также позволяет поставщикам программных инструментов создавать среды разработки приложений для определенных сегментов рынка встраиваемых решений, вроде M2M (межмашинное взаимодействие) и IoT (Интернет вещей), а также внедрять альтернативные языки программирования.