XScale — это микроархитектура для центральных процессоров , изначально разработанная Intel , реализующая набор инструкций архитектуры ARM (версия 5) . XScale включает в себя несколько отдельных семейств: IXP, IXC, IOP, PXA и CE (подробнее см. ниже), а некоторые более поздние модели были разработаны как система на кристалле (SoC). Intel продала семейство PXA компании Marvell Technology Group в июне 2006 года. [1] Затем Marvell расширила бренд, включив в него процессоры с другими микроархитектурами , например, Cortex от Arm .
Архитектура XScale основана на ARMv5TE ISA без инструкций с плавающей точкой . XScale использует семиступенчатую целочисленную и восьмиступенчатую суперконвейерную микроархитектуру памяти . Она является преемником линейки микропроцессоров и микроконтроллеров Intel StrongARM , которую Intel приобрела у подразделения Digital Semiconductor компании DEC в рамках урегулирования судебного разбирательства между двумя компаниями. Intel использовала StrongARM для замены своей немощной линейки устаревших процессоров RISC i860 и i960 .
Все поколения XScale — это 32-битные процессоры ARMv5TE, изготовленные по 0,18 мкм или 0,13 мкм (как в деталях IXP43x) техпроцессу, имеющие кэш данных объемом 32 КБ и кэш инструкций объемом 32 КБ. Многоядерные процессоры XScale первого и второго поколений также имеют мини-кэш данных объемом 2 КБ (заявляется, что он «избегает «перегрузки» D-кэша для часто меняющихся потоков данных» [2] ). Продукты на базе XScale третьего поколения имеют до 512 КБ унифицированного кэша L2. [3]
Ядро XScale используется в ряде семейств микроконтроллеров производства Intel и Marvell:
Существуют также отдельные процессоры: 80200 и 80219 (предназначенные в первую очередь для приложений PCI ).
Продукты PXA System on a Chip (SoC) были разработаны в Остине, штат Техас. Кодовые названия для этой линейки продуктов — это небольшие города в Техасе, в основном около охотничьих угодий, которые часто посещала команда по маркетингу ядра Intel XScale и мобильных телефонов SoC. Продукты PXA System on a Chip были популярны на смартфонах и КПК (с Windows Mobile , Symbian OS , Palm OS ) в период с 2000 по 2006 год. [4]
PXA210 был начальным уровнем XScale от Intel, ориентированным на приложения для мобильных телефонов . Он был выпущен вместе с PXA250 в феврале 2002 года и имел тактовую частоту 133 МГц и 200 МГц.
Семейство PXA25x (кодовое название Cotulla ) состоит из PXA250 и PXA255. PXA250 был первым поколением процессоров Intel XScale. Был выбор из трех тактовых частот : 200 МГц , 300 МГц и 400 МГц. Он вышел в феврале 2002 года. В марте 2003 года ревизия C0 PXA250 была переименована в PXA255. Основными отличиями были удвоенная внутренняя скорость шины (с 100 МГц до 200 МГц) для более быстрой передачи данных, более низкое напряжение ядра (всего 1,3 В при 400 МГц) для более низкого энергопотребления и функциональность обратной записи для кэша данных, отсутствие которой серьезно снизило производительность PXA250.
Возможности ядра Intel XScale:
Семейство PXA26x (кодовое название Dalhart ) состоит из PXA260 и PXA261-PXA263. PXA260 — это автономный процессор, работающий на той же частоте, что и PXA25x, но имеющий корпус TPBGA, который примерно на 53% меньше корпуса PBGA PXA25x. PXA261-PXA263 такие же, как PXA260, но имеют память Intel StrataFlash, установленную поверх процессора в том же корпусе; 16 МБ 16-битной памяти в PXA261, 32 МБ 16-битной памяти в PXA262 и 32 МБ 32-битной памяти в PXA263. Семейство PXA26x было выпущено в марте 2003 года.
Семейство PXA27x (кодовое название Bulverde ) состоит из процессоров PXA270 и PXA271-PXA272. Эта ревизия является огромным обновлением семейства процессоров XScale. PXA270 работает на четырех различных скоростях: 312 МГц, 416 МГц, 520 МГц и 624 МГц и является автономным процессором без упакованной памяти. PXA271 может работать на частоте 13, 104, 208 МГц или 416 МГц и имеет 32 МБ 16-битной стековой памяти StrataFlash и 32 МБ 16-битной SDRAM в том же корпусе. PXA272 может работать на частоте 312 МГц, 416 МГц или 520 МГц и имеет 64 МБ 32-битной стековой памяти StrataFlash.
Intel также добавила множество новых технологий в семейство PXA27x, таких как:
Семейство PXA27x было выпущено в апреле 2004 года. Вместе с семейством PXA27x компания Intel выпустила встроенный графический сопроцессор 2700G (кодовое название Marathon).
В августе 2005 года Intel анонсировала преемника Bulverde под кодовым названием Monahans .
Они продемонстрировали возможность воспроизведения закодированного видео высокой четкости на экране КПК .
Новый процессор был показан с тактовой частотой 1,25 ГГц, но Intel заявила, что он обеспечивает только 25% прирост производительности (800 MIPS для процессора PXA270 с частотой 624 МГц против 1000 MIPS для Monahans с частотой 1,25 ГГц ). Анонсированный преемник графического процессора 2700G под кодовым названием Stanwood с тех пор был отменен. SD-функции Stanwood интегрированы в Monahans . Для дополнительных графических возможностей Intel рекомендует сторонние чипы, такие как семейство чипов Nvidia GoForce .
В ноябре 2006 года Marvell Semiconductor официально представила семейство Monahans под названиями Marvell PXA320, PXA300 и PXA310. [9] В настоящее время PXA320 поставляется в больших объемах и масштабируется до 806 МГц. PXA300 и PXA310 обеспечивают производительность, «масштабируемую до 624 МГц», и программно совместимы с PXA320.
Intel PXA800F под кодовым названием Manitoba был SoC, представленным Intel в 2003 году для использования в мобильных телефонах с поддержкой GSM и GPRS . Чип был построен на основе ядра процессора XScale, подобного которому использовалось в КПК, с тактовой частотой 312 МГц и производился по 0,13 мкм техпроцессу, с 4 МБ встроенной флэш-памяти и цифровым сигнальным процессором . [10]
Прототип платы с чипом был продемонстрирован во время Форума разработчиков Intel. [11] Intel отметила, что ведет переговоры с ведущими производителями мобильных телефонов, такими как Nokia , Motorola , Samsung , Siemens и Sony Ericsson , о включении Manitoba в их телефоны. [12]
O2 XM, выпущенный в 2005 году, был единственным мобильным телефоном с задокументированным использованием чипа Manitoba. [13] Руководитель Intel заявил, что версия чипа, используемая в телефоне, была переработана, чтобы быть менее дорогой, чем первоначальная. [14]
PXA90x, кодовое название Hermon , был преемником Manitoba с поддержкой 3G . PXA90x построен с использованием 130 нм процесса. [15] SoC продолжал продаваться Marvell, когда они приобрели бизнес Intel XScale. [16] [17]
PXA16x — это процессор, разработанный Marvell, объединяющий ранее разработанные Intel компоненты PXA SoC с новым ядром ЦП ARMv5TE под названием Mohawk или PJ1 из семейства Sheeva компании Marvell вместо использования дизайна wdc Xscale или ARM. Ядро ЦП получено из ядра Feroceon, используемого в линейке встроенных продуктов Kirkwood компании Marvell , но расширено для совместимости на уровне инструкций с XScale IWMMX.
PXA16x обеспечивает высокую производительность по цене массового рынка для чувствительных к стоимости потребителей и встраиваемых рынков, таких как цифровые фоторамки, электронные книги, дисплеи пользовательского интерфейса (UI) многофункциональных принтеров, интерактивные VoIP-телефоны, IP-камеры видеонаблюдения и гаджеты для управления домом. [18]
Серии процессоров PXA930 и PXA935 были снова построены с использованием микроархитектуры Sheeva, разработанной Marvell, но обновленной до совместимости с набором инструкций ARMv7. [19] Это ядро представляет собой так называемую трехъядерную архитектуру [20] под кодовым названием Tavor; трехъядерность означает, что она поддерживает наборы инструкций ARMv5TE, ARMv6 и ARMv7. [20] [21] Эта новая архитектура стала значительным шагом вперед по сравнению со старой архитектурой Xscale. PXA930 использует технологию 65 нм [22], в то время как PXA935 построен с использованием 45-нм процесса. [21]
PXA930 используется в BlackBerry Bold 9700 .
О PXA940 известно немного, хотя известно, что он совместим с ARM Cortex-A8 . [23] Он используется в BlackBerry Torch 9800 [24] [25] и построен с использованием технологии 45 нм.
После XScale и Sheeva, PXA98x использует третью конструкцию ядра ЦП, на этот раз лицензированную непосредственно у ARM, в виде двухъядерных процессоров приложений Cortex A9 [26], используемых в таких устройствах, как Samsung Galaxy Tab 3 7.0 . [27]
Это четырехъядерный процессор Cortex A7 с графическим процессором Vivante . [28]
Процессор IXC1100 имеет тактовые частоты 266, 400 и 533 МГц, шину 133 МГц, 32 КБ кэша инструкций, 32 КБ кэша данных и 2 КБ мини-кэша данных. Он также рассчитан на низкое энергопотребление, используя 2,4 Вт при 533 МГц. Чип поставляется в корпусе PBGA 35 мм.
Линейка процессоров IOP разработана для того, чтобы компьютеры и устройства хранения данных могли передавать данные и повышать производительность за счет разгрузки функциональности ввода-вывода с основного ЦП устройства. Процессоры IOP3XX основаны на архитектуре XScale и предназначены для замены старых семейств чипов 80219 sd и i960. В настоящее время доступно десять различных процессоров IOP: IOP303, IOP310, IOP315, IOP321, IOP331, IOP332, IOP333, IOP341, IOP342 и IOP348. Тактовая частота составляет от 100 МГц до 1,2 ГГц. Процессоры также различаются по типу шины PCI, скорости шины PCI, типу памяти, максимально допустимому объему памяти и количеству ядер процессора.
Ядро XScale используется во втором поколении линейки сетевых процессоров Intel IXP, тогда как в первом поколении использовались ядра StrongARM. Семейство сетевых процессоров IXP варьируется от решений, нацеленных на сетевые приложения малого/среднего офиса, IXP4XX, до высокопроизводительных сетевых процессоров, таких как IXP2850, способных поддерживать скорости линий до OC-192 . В устройствах IXP4XX ядро XScale используется как процессор плоскости управления и данных, обеспечивая как управление системой, так и обработку данных. Задача XScale в устройствах IXP2XXX обычно заключается в предоставлении только функциональности плоскости управления, при этом обработка данных выполняется микродвижками , примерами таких задач плоскости управления являются обновления таблиц маршрутизации, управление микродвижками и управление памятью.
В апреле 2007 года компания Intel анонсировала процессор на базе XScale, ориентированный на рынки потребительской электроники , Intel CE 2110 (кодовое название Olo River). [29]
Микропроцессоры XScale можно найти в таких продуктах, как популярный карманный компьютер RIM BlackBerry , семейство карманных ПК Dell Axim , большинство линий карманных компьютеров Zire , Treo и Tungsten от Palm , более поздние версии Sharp Zaurus , Motorola A780 , Acer n50, серия Compaq iPaq 3900 и многие другие КПК . Он используется в качестве основного ЦП в настольном компьютере Iyonix PC, работающем под управлением RISC OS , и NSLU2 (Slug), работающем под управлением одной из форм Linux . XScale также используется в таких устройствах, как PVP (портативные видеоплееры), PMC (портативные медиацентры), включая Creative Zen Portable Media Player и Amazon Kindle E-Book reader, а также в промышленных встраиваемых системах. На другом конце рынка процессоры ввода-вывода для хранения данных XScale IOP33x используются в некоторых серверных платформах на базе Intel Xeon .
27 июня 2006 года было объявлено о продаже активов Intel XScale PXA mobile processor. Intel согласилась продать бизнес XScale PXA компании Marvell Technology Group за предполагаемую сумму в 600 миллионов долларов наличными и принятие на себя неуказанных обязательств. Этот шаг был направлен на то, чтобы позволить Intel сосредоточить свои ресурсы на основных x86 и серверных бизнес-процессах. Marvell владеет полной лицензией на архитектуру ARM, что позволяет ей разрабатывать чипы для реализации набора инструкций ARM, а не просто лицензировать ядро процессора. [30]
Приобретение было завершено 9 ноября 2006 года. Ожидалось, что Intel продолжит производство процессоров XScale до тех пор, пока Marvell не получит другие производственные мощности, а также продолжит производство и продажу процессоров IXP и IOP, поскольку они не были частью сделки. [31]
Работа над XScale в Intel началась с покупки подразделения StrongARM у Digital Equipment Corporation в 1998 году. [32] Intel по-прежнему владеет лицензией ARM даже после продажи XScale; [32] эта лицензия действует на архитектурном уровне. [33]
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )