| Arquitectura ARM | ||
|---|---|---|
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| Información | ||
| Tipo | Registro–Registro | |
| Desarrollador | Acorn Computers/Arm Ltd. | |
| Fecha de lanzamiento | 1985 | |
| Datos técnicos | ||
| Conjunto de instrucciones | RISC | |
| Ancho en bits | 32-bit • 64-bit | |
ARM, anteriormenteAdvanced RISC Machine, originalmenteAcorn RISC Machines, es unaarquitecturaRISC (Reduced Instruction Set Computer, «Ordenador con Conjunto Reducido de Instrucciones») de32 bits y, con la llegada de su versión V8-A, también de64 Bits, desarrollada porARM Holdings. La arquitectura ARM es elconjunto de instrucciones de 32 y 64 bits más ampliamente utilizado en unidades producidas.[1][2] Concebida originalmente porAcorn Computers para su uso enordenadores personales, los primeros productos basados en ARM eran losAcorn Archimedes, lanzados en 1987.
Un enfoque de diseño basado enRISC permite que los procesadores ARM requieran una cantidad menor de transistores que los procesadores x86 CISC, típicos en la mayoría de ordenadores personales. Este enfoque de diseño nos lleva, por tanto, a una reducción de los costes, calor y energía. Estas características son deseables para dispositivos que funcionan con baterías, como los teléfonos móviles, tabletas, etc.
La relativa simplicidad de los procesadores ARM los hace ideales para aplicaciones de baja potencia. Como resultado, se han convertido en los dominantes dentro del mercado de la electrónica móvil e integrada, encarnados enmicroprocesadores ymicrocontroladores pequeños, de bajo consumo y relativamente bajo costo. En 2005, alrededor del 98% de los más de mil millones deteléfonos móviles vendidos utilizaban al menos un procesador ARM.[3] Desde 2009, los procesadores ARM son aproximadamente el 90% de todos los procesadores RISC de 32 bits integrados. Cabe hacer mención que no existe una tabla de equivalencias de rendimiento entre las distintas tecnologías de procesadores[4] que se utilizan generalmente en la electrónica de consumo, incluyendoPDA,tabletas,teléfonos móviles,teléfonos inteligentes,relojes inteligentes,videoconsolas portátiles,calculadoras, reproductores digitales multimedia (fotos, vídeos, etc.) y periféricos de ordenador comodiscos duros yenrutadores.
La arquitectura ARM es licenciable. Esto significa que el negocio principal de ARM Holdings es la venta de núcleos IP (propiedad intelectual), estas licencias se utilizan para crear microcontroladores y CPUs basados en este núcleo. Las empresas que son titulares de licencias ARM actuales o anteriores incluyen aAlcatel-Lucent,Apple Inc., AppliedMicro,Atmel,Broadcom,Cirrus Logic,Digital Equipment Corporation, Ember, Energy Micro,Freescale,Intel (a través deDEC),LG,Marvell Technology Group, Microsemi,Microsoft,NEC,Nintendo, Nokia, Nuvoton,Nvidia,Sony,MediaTek,NXP (antes Philips Semiconductors), Oki, ON Semiconductor, Psion,Qualcomm,Samsung,Sharp,STMicroelectronics,Symbios Logic,Texas Instruments, VLSI Technology,Yamaha, y ZiiLABS.
Los procesadores ARM son desarrollados por ARM y los titulares de las licencias de ARM. Prominentes familias de procesadores ARM desarrollados por ARM Holdings incluyen el ARM7,V8-A ARM9, ARM11 yCortex. Entre los procesadores ARM desarrollados por firmas licenciatarias se incluyen Applied Micro Circuits Corporation X-Gene,DECStrongARM,Freescale i.MX, Marvell Technology GroupXScale,NVIDIATegra,QualcommSnapdragon,Texas InstrumentsOMAP,SamsungExynos,AppleAx,ST-EricssonNovaThor,HuaweiK3V2 eIntelMedfield.
El diseño de la arquitectura ARM comenzó en 1983 como un proyecto de desarrollo por la empresaAcorn Computers.Sophie Wilson ySteve Furber lideraban el equipo, cuya meta era, originalmente, el desarrollo de un procesador avanzado, pero con una arquitectura similar a la delMOS 6502. La razón era que Acorn tenía una larga línea de ordenadores personales basados en dicho microprocesador, 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 unbus de datos de 32bits 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 solo 30 000transistores. Su simplicidad se debe a que no está basado enmicrocódigo (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 incluyecaché. Gracias a esto, su consumo en energía es bastante bajo, a la vez que ofrece un mejor rendimiento que un286. Su sucesor, el ARM3, incluye una pequeña memoria caché de 4KB, lo que mejora los accesos a memoria repetitivos.
A finales de los años 1980,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 los clientes, por lo que en 1990 se decidió crear una nueva compañía llamadaAdvanced RISC Machines, que sería la encargada del diseño y gestión de las nuevas generaciones de procesadores ARM.
Este trabajo derivó en el ARM6, presentado en 1991. Apple utilizó el ARM 610 (basado en el ARM6), como procesador básico para su innovadorPDA, elApple Newton. Por su parte, Acorn lo utilizó en 1994 como procesador principal en suRiscPC.
El núcleo mantuvo su simplicidad a pesar de los cambios: en efecto, el ARM2 tiene 30 000 transistores, mientras que el ARM6 solo 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 devideojuegos portátiles.
DEC licenció el diseño, lo cual generó algo de confusión debido a que ya producía elDEC Alpha, y creó elStrongARM. Con una velocidad de reloj de 233MHz, este procesador consumía solo 1W de potencia (este consumo de energía se ha reducido en versiones más recientes). Esta tecnología pasó posteriormente a manos deIntel, como fruto de un acuerdo jurídico, que la integró en su línea de procesadoresIntel i960 e hizo más ardua la competencia.
Freescale (una empresa que derivó deMotorola en el año 2004),IBM,Infineon Technologies,OKI,Texas Instruments,Nintendo,Philips,VLSI,Atmel,Sharp,Samsung ySTMicroelectronics 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.
| Familia | Versión de Arquitectura | Núcleo | Características | Caché (I/D)/MMU | MIPS efectivos @ MHz | Campos de Aplicación |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ARM1 | ARMv1 (obsoleto) | ARM1 | Nulo | ARM Evaluation System segundo procesador paraBBC Micro | ||
| ARM2 | ARMv2 (obsoleto) | ARM2 | Añadida instrucción MUL (multiplicar) | Nulo | 4 MIPS @ 8 MHz 0.33 DMIPS/MHz | Acorn Archimedes,Chessmachine |
| ARMv2a (obsoleto) | ARM250 | Integrado MEMC (MMU), gráficos y un procesador de E / S. Añadidas instrucciones SWP y SWPB (swap). | Nulo, MEMC1a | 7 MIPS @ 12 MHz | Acorn Archimedes | |
| ARM3 | ARMv2a (obsoleto) | ARM2a | Primera integración de una memoria caché en un ARM. | 4K unificados | 12 MIPS @ 25 MHz 0.50 DMIPS/MHz | Acorn Archimedes |
| ARM6 | ARMv3 (obsoleto) | ARM60 | Soporte de dirección de memoria de 32 bits (frente a los 26 bits) | Nulo | 10 MIPS @ 12 MHz | 3DO Interactive Multiplayer, Zarlink GPS Receiver |
| ARM600 | Como ARM60, caché y un bus cooprocesador (para la unidad de coma flotante FPA10). | 4K unificados | 28 MIPS @ 33 MHz | |||
| ARM610 | Como ARM60, caché, sin bus coprocesador. | 4K unificados | 17 MIPS @ 20 MHz 0.65 DMIPS/MHz | Acorn Risc PC 600,Apple Newton Serie 100 | ||
| ARM7 | ARMv3 (obsoleto) | ARM700 | 8KB unificados | 40 MHz | Acorn Risc PC prototipo de CPU card | |
| ARM710 | Como ARM700 | 8 KB unificados | 40 MHz | Acorn Risc PC 700 | ||
| ARM710a | Como ARM700 | 8 KB unificados | 40 MHz 0.68 DMIPS/MHz | Acorn Risc PC 700,Apple eMate 300 | ||
| ARM7100 | Como ARM710a,SoC integrado. | 8 KB unificados | 18 MHz | Psion Series 5 | ||
| ARM7500 | Como ARM710a, SoC integrado. | 4 KB unificados | 40 MHz | Acorn A7000 | ||
| ARM7500FE | ARM7500, "FE" añadido un FPA y un controlador de memoria EDO. | 4 KB unificados | 56 MHz 0.73 DMIPS/MHz | Acorn A7000+Network Computer | ||
| ARM7TDMI | ARMv4T | ARM7TDMI(-S) | Segmentación de 3 etapas, Thumb | nulo | 15 MIPS @ 16.8 MHz 63 DMIPS @ 70 MHz | Game Boy Advance,Nintendo DS,Apple iPod,Lego NXT,AtmelAT91SAM7,Juice Box,NXP SemiconductorsLPC2000 andLH754xx,Actel'sCoreMP7Archivado el 18 de julio de 2011 enWayback Machine. |
| ARM710T | ARM7TDMI, caché | 8 KB unificados, MMU | 36 MIPS @ 40 MHz | Psion Series 5mx,Psion Revo/Revo Plus/Diamond Mako | ||
| ARM720T | ARM7TDMI, caché | 8 KB unificados, MMU con FCSE | 60 MIPS @ 59.8 MHz | Zipit Wireless Messenger,NXP SemiconductorsLH7952x | ||
| ARM740T | ARM7TDMI, caché | MPU | ||||
| ARMv5TEJ | ARM7EJ-S | Segmentación de 5 etapas, Thumb, Jazelle DBX, mejora de instrucciones DSP | nulo | |||
| StrongARM | ARMv4 | SA-110 | 16 KB/16 KB, MMU | 203 MHz 1.0 DMIPS/MHz | Apple Newton serie 2x00,Acorn Risc PC, Rebel/Corel Netwinder, Chalice CATS | |
| SA-1100 | SA-110, SoC integrado | 16 KB/8 KB, MMU | 203 MHz | Psion netBook | ||
| SA-1110 | SA-110, SoC integrado | 16 KB/8 KB, MMU | 206 MHz | LART (computer), Intel Assabet,Ipaq H36x0,Balloon2,Zaurus SL-5x00,HP Jornada 7xx,Jornada 560 series, Palm Zire 31 | ||
| ARM8 | ARMv4 | ARM810[5] | Segmentación de 5 fases, predilección de salto estático, memoria de doble ancho de banda | 8 KB unificados, MMU | 84 MIPS @ 72 MHz 1.16 DMIPS/MHz | Acorn Risc PC prototipo de CPU card |
| ARM9TDMI | ARMv4T | ARM9TDMI | Segmentación de 5 fases, Thumb | nulo | ||
| ARM920T | ARM9TDMI, caché | 16 KB/16 KB, MMU con FCSE (Fast Context Switch Extension)[6] | 200 MIPS @ 180 MHz | Armadillo,AtmelAT91SAM9,GP32,GP2X (primer núcleo),Tapwave Zodiac (Motorola i. MX1), Hewlett-PackardCalculadoras HP-49/50,Sun SPOT, Cirrus Logic EP9302, EP9307, EP9312, EP9315,Samsung S3C2442 (HTC TyTN,FICNeo FreeRunner[7]),Samsung S3C2410 (Dispositivos de navegaciónTomTom)[8] | ||
| ARM922T | ARM9TDMI, cachés | 8 KB/8 KB, MMU | NXP SemiconductorsLH7A40x | |||
| ARM940T | ARM9TDMI, cachés | 4 KB/4 KB, MPU | GP2X (segundo núcleo), MeizuM6 Mini Player[9][10] | |||
| ARM9E | ARMv5TE | ARM946E-S | Thumb, mejora de instrucciones DSP, caché | variables, memoria estrechamente acoplada, MPU | Nintendo DS,NokiaN-Gage,Canon PowerShot A470,Canon EOS 5D Mark II,[11] Conexant 802.11 chips, Samsung S5L2010 | |
| ARM966E-S | Thumb, Mejora de instrucciones DSP | sin caché, TCMs | ST Micro STR91xF, integra Ethernet[12] | |||
| ARM968E-S | ARM966E-S | sin caché, TCMs | NXP SemiconductorsLPC2900 | |||
| ARMv5TEJ | ARM926EJ-S | Thumb, Jazelle DBX, Mejora de instrucciones DSP | variables, TCMs, MMU | 220 MIPS @ 200 MHz, | Teléfonos móviles:Sony Ericsson (K, W series);Siemens yBenq (serie x65 y posterior);LG Arena; Texas InstrumentsOMAP1710,OMAP1610,OMAP1611,OMAP1612,OMAP-L137,OMAP-L138;Qualcomm MSM6100, MSM6125, MSM6225, MSM6245, MSM6250, MSM6255A, MSM6260, MSM6275, MSM6280, MSM6300, MSM6500, MSM6800;Freescalei.MX21, i.MX27,AtmelAT91SAM9,NXP SemiconductorsLPC3000, GPH Wiz, NEC C10046F5-211-PN2-A SoC – núcleo en laATi Hollywood GPU usada en la Wii,[13]Samsung S3C2412 usado enSqueezebox Duet's Controller.Squeezebox Radio;NeoMagic MiMagic Family MM6, MM6+, MM8, MTV;Buffalo TeraStation Live (NAS); Telechips TCC7801, TCC7901;ZiiLABS' ZMS-05 SoC; Western Digital MyBook "I World Edition";RockchipRK2806 yRK2808. | |
| ARMv5TE | ARM996HS | Procesador sin reloj, como ARM966E-S | sin cachés, TCMs, MPU | |||
| ARM10E | ARMv5TE | ARM1020E | Segmentación de 6 fases, Thumb, Mejora de instrucciones DSP, (VFP) | 32 KB/32 KB, MMU | ||
| ARM1022E | ARM1020E | 16 KB/16 KB, MMU | ||||
| ARMv5TEJ | ARM1026EJ-S | Thumb, Jazelle DBX, Mejora de instrucciones DSP, (VFP) | variable, MMU o MPU | Western DigitalMyBook "II World Edition";Conexant so4610 y so4615 ADSL SoC | ||
| XScale | ARMv5TE | 80200/IOP310/IOP315 | Procesador E/S, Thumb, Mejora de instrucciones DSP | |||
| 80219 | 400/600 MHz | Thecus N2100 | ||||
| IOP321 | 600BogoMips @ 600 MHz | Iyonix | ||||
| IOP33x | ||||||
| IOP34x | 1–2 núcleos, Acelerador de RAID | 32K/32K L1, 512K L2, MMU | ||||
| PXA210/PXA250 | Procesador de aplicaciones, Segmentación de 7 fases | PXA210: 133 y 200 MHz, PXA250: 200, 300, and 400 MHz | Zaurus SL-5600,iPAQ H3900,SonyCLIÉ NX60, NX70V, NZ90 | |||
| PXA255 | 32KB/32KB, MMU | 400 BogoMips @ 400 MHz; 371–533 MIPS @ 400 MHz[14] | Gumstix basix & connex,Palm Tungsten E2,Zaurus SL-C860,Mentor Ranger & Stryder, iRexILiad | |||
| PXA263 | 200, 300 y 400 MHz | SonyCLIÉ NX73V, NX80V | ||||
| PXA26x | default 400 MHz, más de 624 MHz | Palm Tungsten T3 | ||||
| PXA27x | Procesador de Aplicaciones | 32 KB/32 KB, MMU | 800 MIPS @ 624 MHz | Gumstix verdex,"Trizeps-Modules" PXA270 COM,HTC Universal,HP hx4700,Zaurus SL-C1000, 3000, 3100, 3200,Dell Axim x30, x50, and x51 series, Motorola Q,Balloon3,Trolltech Greenphone,Palm TX(312MHz), Motorola Ezx Platform A728, A780, A910, A1200, E680, E680i, E680g, E690, E895, Rokr E2, Rokr E6, FujitsuPalm Zire 72 (PXA270), Siemens LOOX N560, Toshiba Portégé G500, Trēo 650-755p,Zipit Z2, HP iPaq 614c Business Navigator. | ||
| PXA800(E)F | ||||||
| PXA3XX (nombre en clave "Monahans") | 32KB/32KB L1, TCM, MMU | 1000 MIPS @ 1.25 GHz | Samsung Omnia | |||
| PXA900 | Blackberry 8700, Blackberry Pearl (8100) | |||||
| IXC1100 | Procesador de control de vuelo | |||||
| IXP2400/IXP2800 | ||||||
| IXP2850 | ||||||
| IXP2325/IXP2350 | ||||||
| IXP42x | NSLU2 IXP460/IXP465 | |||||
| ARM11 | ARMv6 | ARM1136J(F)-S[15] | Segmentación de 8 etapas,SIMD, Thumb, Jazelle DBX, (VFP), Mejora de instrucciones DSP | variable, MMU | 740 @ 532–665 MHz (i.MX31 SoC), 400–528 MHz | Texas InstrumentsOMAP2420 (Nokia E90,Nokia N93,Nokia N95,Nokia N82),Zune,BUGbase[2],Nokia N800,Nokia 500,Nokia N810,Qualcomm MSM7200 (con coprocesador ARM926EJ-S@274 MHz, usado enEten Glofiish,HTC TyTN II,HTC Nike), Freescalei.MX31 (del Zune original de 30 GB, Toshiba Gigabeat S y Kindle DX), Freescale MXC300-30 (Nokia E63,Nokia E71,Nokia 5800,Nokia E51,Nokia 6700 Classic,Nokia 6120 Classic,Nokia 6210 Navigator,Nokia 6220 Classic,Nokia 6290,Nokia 6710 Navigator,Nokia 6720 Classic,Nokia E75,Nokia N97,Nokia N81), Qualcomm MSM7201A visto en losHTC Dream,HTC Magic,Motorola Z6,HTC Hero, &Samsung SGH-i627 (Propel Pro),Qualcomm MSM7227 usado enZTE Link,[16][17] |
| ARMv6T2 | ARM1156T2(F)-S | Segmentación de 9 etapas,SIMD, Thumb-2, (VFP), Mejora de instrucciones DSP | variable, MPU | |||
| ARMv6KZ | ARM1176JZ(F)-S | ARM1136EJ(F)-S | variable, MMU+TrustZone | Apple iPhone (EDGE y 3G),Apple iPod touch (1.ª y 2.ª generación),Conexant CX2427X,Motorola RIZR Z8,Motorola RIZR Z10,NVIDIA GoForce 6100;[18] Telechips TCC9101, TCC9201, TCC8900,Fujitsu MB86H60, Samsung S3C6410 (ej.Samsung Omnia II,Samsung Moment,SmartQ 5), S3C6430,[19]Raspberry Pi | ||
| ARMv6K | ARM11 MPCore | As ARM1136EJ(F)-S, 1–4 core SMP | variable, MMU | Nvidia APX 2500,Familia Nintendo 3DS | ||
| Familia | Versión de arquitectura | Núcleo | Características | Caché (I/D)/MMU | MIPS efectivos @ MHz | Campo de aplicación |
| Cortex | ARMv7-A | Cortex-A5 | VFP, NEON, Jazelle RCT and DBX, Thumb-2, Segmentación de 8 fases, 1–4 núcleos SMP | variable (L1), MMU+TrustZone | Más de 1500 (1.5 DMIPS/MHz) | "Sparrow" (nombre en clave)[20][21][22] |
| Cortex-A8 | VFP, NEON, Jazelle RCT, Thumb-2, Segmentación Superscalar de 13 etapas | variable (L1+L2), MMU+TrustZone | Más de 2000 (2.0 DMIPS/MHz de reloj desde 600 MHz hasta más de 1 GHz) | Texas Instrumentsserie OMAP3xxx, SBM7000, Oregon State UniversityOSWALD,Gumstix Overo Earth,Pandora,Apple iPhone 3GS,Apple iPod touch (3rd Generation),Apple iPad (SoCApple A4),Apple iPhone 4 (SocApple A4, fabricado por Samsung e Intrensity),Archos 5,FreeScale i.MX51-SOC,BeagleBoard,Motorola Milestone,Motorola Milestone X,Palm Pre,Samsung Omnia HD,Samsung Wave S8500 (Hummingbird),Samsung i9000 Galaxy S (Hummingbird),Sony Ericsson Satio,Touch Book,Nokia N900,Meizu M9,ZiiLABS ZMS-08 SoC. | ||
| Qualcomm Scorpion | GPU Adreno 200, VFPv3, NEON, Jazelle RCT, Thumb-2, Segmentación Superscalar de 13 etapas, | variable (L1+L2), MMU+TrustZone | Más de 2000 (2.0 DMIPS/MHz de reloj desde 1 GHz hasta más de 1,5 GHz dual core) | Toshiba TG01,HTC Desire, GoogleNexus One,HTC EVO 4G,HTC Incredible,HTC Scorpion,HTC HD2,HTC HD7Sony Ericsson Xperia ARC/ARC S | ||
| Cortex-A9 | Perfil de aplicaciones, (VFP), (NEON), Jazelle RCT y DBX, Thumb-2, Out-of-order speculative issue superscalar | MMU+TrustZone | 2.5 DMIPS/MHz | Acer Iconia A200,Galaxy Nexus, Motorola RAZR | ||
| Cortex-A9 MPCore | Cortex-A9, 1–4 núcleos SMP | MMU+TrustZone | 10,000 DMIPS @ 2 GHz optimizados en TSMC 40G (Doble núcleo) (2.5 DMIPS/MHz por núcleo) | Texas InstrumentsOMAP4430/4440,ST-Ericsson U8500, NvidiaTegra2, QualcommSnapdragon 8X72PlayStation Vita,Samsung Galaxy S II (Exynos 4210),Samsung Galaxy S III (Exynos 4212) | ||
| ARMv7-R | Cortex-R4(F) | Perfil Embebido, Thumb-2, (FPU) | variable caché, MPU opcional | 600DMIPS @ 475 MHz | Broadcom, TMS570 from Texas Instruments | |
| ARMv7-ME | Cortex-M4 (nombre en clave "Merlin")[23] | Perfil microcontrolador, Thumb y Thumb-2, FPU. MAC, SIMD e instrucciones divididas. | MPU opcional. | 1.25 DMIPS/MHz | ||
| ARMv7-M | Cortex-M3 | Perfil microcontrolador, Thumb-2 únicamente. Reparto de instrucciones por Hardware. | sin caché, MPU opcional. | 125 DMIPS @ 100 MHz | Texas InstrumentsStellaris microcontroller family,ST MicroelectronicsSTM32,NXP SemiconductorsLPC1700,ToshibaTMPM330FDFGArchivado el 14 de junio de 2011 enWayback Machine.,Ember's EM3xx Series,AtmelAT91SAM3,Europe TechnologiesEasyBCU,Energy Micro'sEFM32,Actel'sSmartFusionArchivado el 18 de junio de 2013 enWayback Machine. | |
| ARMv6-M | Cortex-M0 (nombre en clave "Swift")[24] | Perfil microcontrolador, Thumb-2 subset (instrucciones 16-bit Thumb & BL, MRS, MSR, ISB, DSB, and DMB). | Sin caché. | 0.9 DMIPS/MHz | NXP SemiconductorsNXP LPC1100,[25]Triad Semiconductor,[26]Melfas,[27]Chungbuk Technopark,[28]Nuvoton,[29]austriamicrosystems,[30]Rohm[31] | |
| Cortex-M1 | FPGA targeted, Microcontroller profile, Thumb-2 subset (instrucciones 16-bit Thumb & BL, MRS, MSR, ISB, DSB, and DMB). | Sin | Más de 136 DMIPS @ 170 MHz[32] (0.8 DMIPS/MHz,[33] MHz achievable FPGA-dependent) | Actel ProASIC3, ProASIC3L, IGLOO and Fusion PSC devicesArchivado el 7 de julio de 2011 enWayback Machine.,Altera Cyclone III, otros productos FPGA están soportados, por ejemplo:Synplicity [34] | ||
| Familia | Versión de Arquitectura | Núcleo | Características | Caché (I/D)/MMU | MIPS efectivos @ MHz | Campo de Aplicación |
El juego de instrucciones del ARM es similar al delMOS 6502, pero incluye características adicionales que le permiten conseguir un mejor rendimiento en su ejecución. Para mantener el concepto tradicional deRISC, se estableció la ejecución de una orden a la vez, por lo general, de un ciclo. La característica más interesante es el uso de los 4 bits superiores como código de condición, haciendo que cualquier instrucción pueda ser condicional. Este corte reduce el espacio para algunos desplazamientos en el acceso a la memoria, pero permite evitar perder ciclos de reloj en el pipeline al ejecutar pequeños trozos de código con ejecución condicional. El ejemplo típico es elMáximo común divisor, según elalgoritmo deEuclides.
Ejemplo enC:
while(i!=j)// Ingresa en el ciclo cuando i<j o i>j, no cuando i==j{if(i>j)// Cuando i>j realiza lo siguientei-=j;else// en otro caso, realiza lo siguientej-=i;}
En cambio con códigoensamblador ARM, el ciclo puede hacerse más eficiente haciendo:
loop:// Compara i y jGT=i>j;LT=i<j;NE=i!=j;// Operaciones mejoradas usando resultados de flagsif(GT)i-=j;// Sustrae *solo* si es mayorif(LT)j-=i;// Sustrae *solo* si es menorif(NE)gotoloop;// Ciclo *solo* si los valores comparados no son iguales
y esto se codifica como:
loop:CMPRi,Rj; establece la condicion "NE" if (i != j),; "GT" si (i > j),; o "LT" si (i < j)SUBGTRi,Ri,Rj; si "GT" (Mayor que), i = i-j;SUBLTRj,Rj,Ri; si "LT" (Menor que), j = j-i;BNEloop; si "NE" (No igual), entonces realiza el ciclo
Otra característica única del juego de instrucciones es la posibilidad de añadir shifts y rotar en el procesamiento de datos (aritmético, lógico y movimiento de registros), por ejemplo, la instrucción en C "a += (j << 2);" puede ser mejorada como una única instrucción en el ARM, permitiendo la reubicación del registro.
Todo esto ocasiona que se necesiten menos operaciones de carga y almacenamiento, mejorando el rendimiento.
El procesador ARM también tiene algunas características poco comunes en otras arquitecturas también consideradas RISC, como el direccionamiento relativo, y el pre y post incremento en el modo de direccionamiento.
Tiene dos modos de funcionamiento: el ARMI con instrucciones que ocupan 4 bytes, más rápidas y potentes (hay instrucciones que sólo están en este modo) pero con mayor consumo de memoria y de electricidad. Y el modo THUMB, más limitado, con instrucciones que ocupan 2 bytes y con menor consumo de corriente.
La familia ARM dispone de 16 registros (utilizables por el programador) de 32 bits, que se designan desde R0 a R15. En principio son todos idénticos y sólo 3 tienen funciones específicas que son el R15 (se emplea como contador de programa o PC), y el R14 (utilizado para almacenar la dirección de retorno cuando se llama a una subrutina o se genera una excepción) y el R13 (stack Pointer).
Los procesadores más recientes traen un conjunto de instrucciones adicional llamadoThumb, de 16 bits (2 bytes) de longitud por instrucción, en lugar de 32 bits (4 bytes) como el juego estándar de ARM. Thumb es un subconjunto formado por las instrucciones que se usan con más frecuencia. Al tener la mitad de longitud, se consigue disminuir la cantidad de código y mejorar su densidad. El rendimiento puede ser superior a un código de 32 bits en donde el puerto de memoria o ancho del bus de comunicaciones son menores a 32 bits. Por lo general, en las aplicaciones se inserta un pequeño rango de direcciones de memoria con undatapath de 32 bits (por ejemplo:Game Boy Advance), y el resto son 16 bits en modowide onarrower.
El primer procesador con la tecnologíaThumb fue el ARM7TDMI. Toda la familia posterior al ARM9, incluyendo el procesadorIntel XScale, tienen incorporada la tecnología en su núcleo.
ARM tiene implementada unatecnología que permite que ciertos tipos de arquitecturas ejecuten Java bytecode nativamente en elhardware. El primer procesador en usarJazelle fue elARM926EJ-S, siendo denominados con una J a todos los procesadores que soportaran esta tecnología.
El primerordenador personal basado en ARM es elAcorn Archimedes que ejecutaba un sistema operativo provisional llamadoArthur, que se convirtió enRISC OS, utilizado en posteriores modelos de Acorn y otros vendedores.
La arquitectura ARM está soportada por un gran número de sistemas operativos integrados y detiempo real, incluyendoAndroid,Windows 11,Windows 10,macOS,iOS,Windows CE,Windows 8 RT,.NET Micro Framework,Symbian,ChibiOS/RT,FreeRTOS,eCos,Integrity,Nucleus PLUS,MicroC/OS-II,QNX,RTEMS, BRTOS,RTXC Quadros,ThreadX,Unison Operating System,uTasker,VxWorks,MQX yOSE.[37]
Los sistemas que acreditan la especificación estándar UNIX y que soportan la arquitectura ARM son:
Las variantes de UNIX soportadas son:
Las siguientesdistribuciones Linux soportan los procesadores ARM:
Los siguientes sistemas BSD soportan los procesadores ARM:
Microsoft anunció el 5 de enero de 2011 que la próxima gran versión de la familiaWindows NT (hoyWindows 8)[41] incluye soporte para procesadores ARM. Microsoft mostró una versión preliminar de Windows (versión 6.2.7867) que se ejecuta en un equipo basado en ARM en elConsumer Electronics Show 2011.[42] La arquitectura ARM también es soportada por los sistemas operativos móviles de Microsoft,Windows Phone yWindows Mobile.ARM también es compatible conWindows Embedded CE que ahora se llamaWindows Embedded Compact. Esta última versión soporta ARM 5,6 y 7. Windows CE 5 es el sistema operativo subyacente para Windows Mobile y Windows Embedded Compact 7 es el sistema operativo subyacente para Windows Phone 7. El pequeño Microsoft OS.NET Microframework utiliza exclusivamente ARM.
El 29 de octubre de 2012 salió a la venta la tabletaSurface de Microsoft la cual tiene un procesador ARM y utiliza como sistema operativo Windows 8 RT, versión que no se puede descargar ni comprar ya que viene instalada en tabletas con arquitectura ARM. Hay otra versión de Windows 8 distinta a esta que es el Windows 8 PRO para computadoras x86.
Las últimas versiones de Windows,10 y11, ya disponen de soporte para arquitectura ARM, pero no se dispone de ninguna herramienta para el uso de programasx86 en arquitectura ARM, por lo que el soporte de ARM no es completo.[43]
Desde el desarrollo deliPhone en 2007,Apple ha utilizado procesadores ARM para sus plataformas de telefonía móvil (iPhone), relojes inteligentes (Apple Watch), tabletas (iPad), reproductores en streaming(Apple Tv) y más recientemente en todos sus ordenadores(iMac,MacBook,Mac Mini yMac Pro). Apple optó por procesadores ARM para estas plataformas debido a la ventaja que ofrecen por su bajo consumo de energía y poca refrigeración necesaria.
También el ARM acabó con los famososHackintosh , ganando la batalla contra la piratería por el momento.
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