Blackfin

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 13:46, 24 декабря 2016.
Blackfin
Дизайнер Analog Devices
Биты 32-bit
Представлен 2000; 22 years ago (2000)
Дизайн RISC
Тип Register-Register
Кодирование Variable (16- or 32-bit general purpose, or 64-bit parallel issue of 1 × 32-bit instruction + 2 × 16-bit instructions)
Разветвление Condition code
Порядок байтов Little
Регистры
Общее назначение 8 × 32-bit data registers, 2 × 40-bit accumulators, 6 address registers, stack pointer, frame pointer
Blackfin
Blackfin-processor-logo.png
ADI Blackfin Logo
Производство: С 2008 по Present
Продается Analog Devices
Изобретен Analog Devices
Производители:

Blackfin представляет собой семейство 16- или 32-разрядных микропроцессоров , разработанных, изготовленных и проданных компанией Analog Devicesef[1]. Процессоры имеют встроенный, с фиксированной точкой цифровой сигнальный процессор (DSP) функциональность поставляется 16-разрядных операций умножения с накоплением (ПДК), дополненные на чипе небольшой микроконтроллер. Он был разработан для объединенной архитектуры процессора низкой мощности, которая может работать операционные системы при одновременном рассмотрении сложных числовых задач , таких как в режиме реального времени H.264 кодирования видео. Есть несколько комплектов разработки аппаратного обеспечения для Blackfin. с открытым исходным кодом операционной системы для Blackfin включают uClinux.

Он был разработан для объединенной архитектуры процессора низкой мощности, который может работать с операционными системами при одновременной обработке сложных числовых задач, таких как видео кодирование H.264 в режиме реального времени. Есть несколько комплектов разработки аппаратного обеспечения для Blackfin. Операционные системы с открытым исходным кодом для Blackfin включают uClinux.

Архитектура

Процессоры Blackfin используют 32-битный RISC-микроконтроллер модели программирования на SIMD архитектуры, которая была разработана совместно с Intel и Analog Devices , в качестве MSA (микроархитектура Signal).

Архитектура была анонсирована в декабре 2000 года и впервые продемонстрирована на конференции Embedded Systems Conference в июне 2001 года.

Она включает аспекты старой архитектуры ADI SHARC и архитектуры Intel XScale в единое ядро, объединяющие цифровую обработку сигналов (DSP) и функциональные возможности микроконтроллера. Есть много различий в базовой архитектуре между Blackfin/MSA и XScale/ARM или SHARC, но комбинация была разработана, чтобы улучшить производительность, программируемость и потребляемую мощность по традиционному DSP или проектам архитектуры RISC.

Архитектура Blackfin охватывает различные модели процессоров, каждая из которых предназначена для конкретных приложений.

Особенности архитектуры

Основные функции

Считается, что "ядро" Blackfin контекстуально зависимо. Для некоторых приложений функции DSP являются центральными. Blackfin имеет два 16-битных аппаратных MACs, два 40-разрядных ALUs и 40-разрядное многорегистровое циклическое сдвиговое устройство(Barrel shifter)[1]. Это позволяет процессору выполнять до трех команд за один тактовый цикл, в зависимости от уровня оптимизации, выполняемой компилятором или программистом.

ISA разработан для высокого уровня выразительности, позволив программисту блока (или компилятора) оптимизировать алгоритм для аппаратных существующих функций.

Память и DMA

Blackfin использует байт адресацией , плоская карта памяти . Внутренняя память L1, внутренняя память L2, внешняя память и все отображаемые в память регистры управления находятся в этом 32-битного адресного пространства, так что с точки зрения программирования, то Blackfin имеет архитектуру фон Неймана .

Внутренняя L1 SRAM памяти, которая проходит в ядро-тактовой частотой устройства, основан на архитектуре Гарварда . Инструкция по памяти и памяти данных независимы и подключить к ядру через выделенные шины памяти, предназначенные для более высоких устойчивых скоростей передачи данных между ядром и памятью L1.

Blackfin процессоры поддерживают различные виды внешней памяти, включая SDRAM, DDR-SDRAM , NOR Flash, NAND Flash и SRAM. Некоторые Blackfin процессоры также включают в себя интерфейсы запоминающих устройств, таких как ATAPI и SD/SDIO . Они могут поддерживать сотни мегабайт памяти во пространстве внешней памяти.

Совокупность ядра и системной памяти - модуль прямого доступа к памяти (DMA), который может работать между любыми из его периферийных устройств и основной (или внешней) памяти. Процессоры обычно имеют специальный канал DMA для каждого периферийного устройства, которое предназначено для более высокой пропускной способности для приложений, которые могут использовать его, например, в режиме реального времени со стандартным разрешением (D1) видео кодирования и декодирования.

Особенности микроконтроллера

Архитектура Blackfin содержит обычный процессор, память и ввод/вывод, который находится на микропроцессоре или микроконтроллере. Эти функции включают операционные системы.

  • Блок защиты памяти: Все процессоры Blackfin содержат Memory Protection Unit (MPU). MPU обеспечивает стратегии защиты и кэширования по всему пространству памяти. MPU позволяет Blackfin поддерживать операционные системы, RTOSs и ядра, такие как ThreadX, µC/OS-II или NoMMU Linux. Несмотря на то, что MPU упоминается как Блок управления памятью (MMU) в документации Blackfin, Blackfin MPU не обеспечивает преобразование адресов как традиционный MMU, таким образом, это не поддерживает виртуальную память или разделяет адреса памяти для каждого процесса. Поэтому Blackfin в настоящее время не может поддерживать операционные системы, требующие виртуальной памяти, такие как WinCE или QNX.
  • Пользователь/Режимы Supervisor: Blackfin поддерживает три режима времени выполнения: супервизор, пользователь и эмуляция. В режиме супервизора, все ресурсы процессора доступны из запущенного процесса. Тем не менее, когда в пользовательском режиме, системные ресурсы и области памяти могут быть защищены (с помощью MPU). В современной операционной системе или ОС реального времени, ядро ​​обычно работает в режиме супервизора и потоки/процессы будут работать в пользовательском режиме. Если поток отказывает или пытается получить доступ к защищенному ресурсу (память, периферийное устройство, и т.д.) исключение будет выброшено и ядро будет в состоянии закрыть незаконный поток/процесс. Официальное руководство от ADI о том, как использовать Blackfin в средах неОС, должно зарезервировать прерывание самого низкого приоритета для кода общего назначения так, чтобы все программное обеспечение было выполнено в пространстве супервизора.
  • Переменная длина, подобная RISC-система команд: Blackfin поддерживает 16, 32 и 64-разрядные инструкции. Широко используемые команды управления кодируются в виде 16-битных опкодами в то время как комплекс DSP и математически интенсивные функции кодируется как 32, так и 64-разрядных операционных кодов. Эта кодирования с переменной длиной опкод предназначен для плотности кода эквивалентности современных микропроцессорных архитектур.

Возможности медиа-обработки

Система команд Blackfin содержит обрабатывающие носители расширения, чтобы помочь ускорять пиксельные операции по обработке, обычно используемые в сжатии видео и алгоритмах распаковки и сжатии изображений.

Переферийные устройства

Blackfin процессоры содержат множество периферийных устройств подключения, в зависимости от конкретного процессора:

  • ATAPI
  • CAN: Глобальная, низкоскоростная последовательная шина используется в некоторых автомобильной и промышленной электроники
  • DMA с поддержкой DMA от памяти к памяти и периферийного DMA
  • EMAC (Ethernet Media access control|Media Access Controller) с MII и RMII.
  • GPIO в том числе инициируется на уровне прерываний и по фронту сигнала
  • I²C, также известный как TWI (двухпроводной интерфейс): более низкая скорость, общий последовательной шины
  • MXVR: самый сетевой контроллер интерфейса
  • PPI: параллельный порт ввода/вывода, который может быть использован для подключения к ЖК-дисплеям, видеокодеры (видео ЦАП), видео декодеры (видео АЦП), датчики CMOS, CCD - матрицы и общие, параллельные, высокоскоростные устройства. PPI может работать до 75 МГц и может быть сконфигурирован от 8 до 16 бит в ширину.
  • PWM и таймеры/счетчики
  • Часы реального времени (Real time clock)
  • SD/SDIO
  • SPI: быстрая последовательная шина используется в некоторых высокоскоростных встраиваемых приложений электроники
  • SPORT: Синхронный, высокоскоростной последовательный порт, который может поддерживать TDM, I²S и много других конфигурируемых режимов структурирования для соединения с ADCs, DACs, другими процессорами, FPGAs, и т.д.
  • UART: допускает двунаправленную связь с устройствами RS232 (PC, модемы, периферийные устройства PC, и т.д.), MIDI-устройства, устройства IRDA
  • USB On-The-Go|USB 2.0 OTG (On-The-Go)
  • Контрольный таймер(Watchdog timer)

Все периферийные регистры команд с отображенной памятью в нормальном адресном пространстве.

Примечания

  1. 1,0 1,1 Blackfin [Электронный ресурс] : Материал из Википедии — свободной энциклопедии: — Режим доступа:https://ru.wikipedia.org/wiki/Analog_Devices

Ссылки