Cortex-A15 A9 A8 A5 都是基於 指令集ARMv7 的A系列處理器
基本介紹
- 中文名：ARM Cortex A9
- 外文名：ARM Cortex A9
- 處理器：ARMv7 的A系列
- 方式：多核處理器架構
- 特點：待機時的非活動狀態
- 創立公司：ARM
處理器簡介,多核處理,單核處理器,滿足市場要求,先進的微架構,流水線介紹,工具與生態,小結,
處理器簡介
Cortex-A15 A9 A8 A5 都是基於 指令集ARMv7 的A系列處理器
許多主流處理器套用對性能的要求都日益提高，以實現更快的數據速率、更多的媒體服務和更多新功能（如利用豐富動態用戶界面的加密和安全等功能）。在此類套用中，消費者需求是促進產品開發的主要驅動力，因此降低終端產品成本就成了製造商面臨的一大挑戰。這並不僅僅是競爭問題：同時也關乎在開發中國家開闢新市場的工作，這些國家的可支配收入要比西方世界少得多。
在套用領域，既要求低成本又要求高性能的實例不在少數，比如：聯網手提電腦及其他攜帶型設備、手機、PDA、機頂盒套用、遊戲機以及車載信息娛樂設備等等，不一而足。
消費者不但希望產品功能更強大，也期望攜帶型產品的電池使用壽命更長。如今，全天候使用已經成為最低要求，為了達到這一要求，電話、智慧型電話和PDA廠商們必須著眼如何有效率地提升產品性能、增加產品功能。
拿智慧型電話來說，其性能要求既包括待機時的非活動狀態，也包括遊戲時的高度活動狀態。因此，其系統架構必須能夠有效支持產品性能的“兩極”。
最新開發的ARM®Cor texTM-A9處理器是ARM處理器系列中性能最高的一款產品，該款處理器採用了廣受支持的ARMv7架構，充分實現了其豐富性。Cor tex-A9處理器的設計是基於最先進的推測型八級流水線，該流水線具有高效、動態長度、多發射超標量及無序完成特徵，這款處理器的性能、功效和功能均達到了前所未有的水平，完全能夠滿足消費、網路、企業和移動套用等領域尖端產品的要求。
Cor tex-A9微架構提供兩種選項：
可擴展的Cortex-A9MPCoreTM多核處理器或較為傳統的Cor tex-A9單核處理器。可擴展的多核處理器和單核處理器（兩款不同的獨立產品）支持16、32或64KB四路組相聯一級快取的配置，具有無與倫比的靈活性，皆能達到特定套用和市場的要求。
多核處理
Cor tex-A9 MPCore多核處理器不僅集成了大獲成功的ARM MPCore技術，而且進一步簡化並擴大了多核解決方案的套用。Cortex-A9 MPCore不僅能夠空前提升峰值性能，同時有效地支持了設計靈活性和新的功能，從而進一步降低和控制處理器及系統層次的功耗。
利用ARM MPCore技術的設計靈活性和先進的功耗管理技術，Cortex-A9MPCore的針對性套用能夠在有限的功耗下維持移動設備的正常運轉，從而為移動設備帶來優於現有解決方案的峰值性能。
這種處理器充分利用了可擴展峰值性能，在性能上超越了現有的同等高端嵌入式設備，並在更為廣闊的市場中維持了持續穩定的軟體投資。
單核處理器
Cor tex-A9處理器擁有首屈一指的性能和功效，對於要求高性能的低功耗、成本敏感、基於單核處理器的設備，它無疑是理想的解決方案。現有AR M11T M處理器級設計不僅要求在不增加矽成本及功耗的前提下提升性能和功效，同時還要求維持一個高度兼容的軟體環境，因此，Cortex-A9處理器採用了一種便利的可綜合IP交付，為現有的 ARM11TM提供了理想的升級通道。
C o r t e x-A9單核處理器為獨立指令和數據傳輸提供兩個低延時Har vard64-bit AMBA®3 AXITMMaster接口，在通過記憶體快取區複製數據時，每五個處理器周期能維持四次雙字寫入。
滿足市場要求
Cor tex-A9處理器為包括手機、高端消費類電子和企業產品在內的多種市場套用提供了一種具有可擴展性的解決方案，因為該款處理器滿足了以下各項要求：
● 降低功耗、提升功效和性能；
● 提升峰值性能，適應各種要求最為嚴苛的套用；
● 開發不同設備時可復用軟體和工具；
● 兩款Cortex-A9處理器皆具有完美的套用兼容性，通過利用Cortex-A9NEON；
● 媒體處理引擎 (MPE) 或浮點運算單元(FPU)，還能加強特定套用中的性能表現，進一步擴大了這兩款處理器的市場套用範圍。
兩款處理器的套用設計配置均具有極大的靈活性，允許根據具體套用和特定市場的要求進行定製。
特 點 | 優 勢 |
高效超標量流水線 | 性能獨占鰲頭，超過2.0 DMIPS/MHz，實現了前所未有的峰值 性能，同時維持了較低的功耗，延長了電池壽命，降低了封裝 和操作成本 |
NEON 媒體處理引擎 | 加快媒體和信號處理功能，提升了具體套用性能，更有套用軟 件開發和支持相統一的便利 |
浮點運算單元 | 顯著提高了單精度及雙精度標量浮點運算的速度。性能較原有 的ARM FPU提升了一倍，提供了行業領先的圖像處理、圖形 和科學運算能力 |
最佳化的一級快取 | 最佳化了一級快取的性能和功耗，結合了最低存取延時技術，不 但最大限度地提升了性能，而且將功耗降至最低。同時還為更 強大的處理器相互通信提供了高速快取一致性；能夠有力支持 具有豐富SMP功能的作業系統，從而簡化多核軟體開發。 |
Thumb-2 技術 | 性能上能達到傳統 ARM 代碼的峰值水平，最多可將指令存儲 所需記憶體減少30% |
TrustZone®技術 | 為包括數字著作權管理和電子支付在內的安全套用提供了可靠的 實施方案。廣受技術及行業合作夥伴的支持 |
Jazelle®RCT和DBX技術 | 最多可將位元組碼語言的實時 (JIT) 和預先編譯代碼大小減少3 倍，同時支持直接執行Java指令的位元組代碼，提高了傳統虛 擬機的速度 |
二級快取控制器 | 在高頻設計或者需要降低片外記憶體存取功耗的設計中，能維持 較低的延時和較高的頻寬存取，最高可配置2MB的快取記憶體 |
程式跟蹤宏單元和 CoreSight TM 設計套件 | 這兩個組件的結合使軟體開發者能夠輕鬆地跟蹤多個處理器的 執行歷史並將之與帶有時間標記的相關係數一起存儲在片內緩 沖器之中或通過標準跟蹤接口傳到晶片外面，從而增強了開發 和調試的可視性 |
先進的微架構
Cor tex-A9微架構的設計不但著眼於解決超高頻設計的效率低下問題，而且把目標定為在不增加嵌入式設備矽成本的前提下最大限度地提升處理效率。通過綜合技術，這種處理器設計能使設備的時鐘頻率超過1GHz，而且提供了較高的功效水平，滿足了長時間電池供電工作的要求。
流水線介紹
● 先進的取指及分支預測處理——避免因訪問指令的延時而影響跳轉指令的執行。
● 最多支持四條指令Cache Line預取掛起 (prefetch-pending)——進一步減少了記憶體延時的影響，從而促進
指令的順利傳輸。
● Fast-loop模式——執行小循環時提供低功耗運行。
●超標量解碼器——每個周期可完成兩條完全指令的解碼。
● 提升了流水線的利用效率——消除了相鄰指令之間的數據依賴性，減少了中斷延時。
● 支持暫存器的虛擬重命名——以一種有效的、基於硬體的循環展開方法，提高了代碼執行效率，而不會增
加代碼大小和功耗水平。
● 四個後續流水線(subsequent pipeline)中的任何一個均可從發射佇列中選擇執行指令—提供了無序分配，進一步提高了流水線利用效率，無需藉助於開發者或編譯器指令調度。確保專為上一代處理器進行最佳化的代碼
能夠發揮最大性能，也維護了現有軟體投資。
● 每周期支持兩個算術流水線 (fulldual arithmetic pipeline) 、載入-存儲(load-store) 或計算引擎以及分支跳轉的並行執行。
● 可將有相關性load-store指令提前傳送至記憶體系統進行快速處理，進一步減少了流水線暫停，大幅提高了
涉及存取複雜數據結構或C++函式的高級代碼的執行效率。
● 支持四個數據Cache Line的填充請求——而且還能通過自動或用戶控制預取操作，保證了關鍵數據的可用
性，從而進一步減少了記憶體延時導致的暫停現象。
● 支持無序指令完成回寫 (write back)——允許釋放流水線資源，無需受限於系統提供所需數據的順序。
工具與生態
所 有 A R M 處 理 器 都 有 著 A R MRealView®開發工具套裝、多種第三方工具、作業系統和EDA廠商的支持。ARM RealView工具擁有獨特的功能，其所提供的解決方案涵蓋從概念化到最終產品的整個開發過程。RealView套裝中的每種工具都與ARM硬體和軟體IP協同開發，為IP發揮最佳性能提供了保障。沒有其他供應商能夠為ARM IP提供這種涵蓋系統、處理器設計和軟體開發全部過程的獨特端對端工具鏈支持。通過ARM RealView套裝提供的多種既相互獨立又相互聯繫的工具，構架設計師和開發人員完全可以滿懷信心地、以前
所未有的速度將優質產品投放市場。
小結
Cortex-A9和Cortex-A9 MPCore是ARM處理器家族中的兩個新成員，旨在滿足單核和多核處理器設計需求。兩款產品採用了相同的微架構，整合了多種特色功能，使處理器核心和整個集成系統的架構功能、性能和功效得到了大幅提升。
單核處理器比現有ARM11級設備提供了更好的性能和功效，不但增強了移動設計的功能，而且降低了功耗水平，延長了電池使用壽命。而在實現方面，這款處理器還具有出色的架構軟體兼容性，能夠在達到Cor tex-A8級性能的前提下降低成本，從而擴大了相關軟體投資的市場套用範圍。
而MPCore型處理器則擁有先進的電源管理功能，能夠進一步降低功耗，達到並超過了日益增多的市場和套用對功耗的要求。除此之外，Cortex-A9 MPCore還擁有卓絕的性能可擴展性，將 ARM 處理器設計中渾然天成的功效特性奉獻給了更多的市場領域。
目前，arm公司已經發布了A12以代替A9。
