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XScale處理器

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Intel的XScale源於ARM內核,在這個架構基礎上擴展,它保留了對以往產品的向下兼容性。 Intel XScale體系架構提供了一種全新的、高性價比、低功耗且基於ARM的第5代體系架構——ARMv5TE體系結構的解決方案,兼容ARMv5TE ISA指令集(不支持浮點指令集),支持16位Thumb指令和DSP擴充。
中文名
XScale處理器
源    於
ARM內核
特    點
全新的、高性價比、低功耗
基    於
ARM的第5代體系架構

XScale處理器內容概括

在PDA領域,Intel的StrongARM和XScale處理器佔據舉足輕重的地位,這兩者在架構上都屬於ARM體系,相當於ARM的一套實際應用方案。它是Intel公司始於ARM v5TE處理器發展的產品,當年ARM推出嵌入式核心之後,DEC公司獲得許可並在此基礎上開發出增強版的StrongARM 處理器,後來DEC公司被康柏所合併,而StrongARM核心則被Intel買走,屬於該體系的SA1110處理器被長時間用於Pocket PC中(PDA中的一種,採用Windows CE操作系統)。不過,SA1100的集成度較低,許多功能都必須藉助第三方芯片實現,而且存在一些老掉牙的過時接口和派不上用場的功能,Intel在接手之後對其進行改進,並在2002年2月份正式推出基於StrongARM的下一代架構—XScale。

XScale處理器所屬體系

在指令集結構上,XScale仍然屬於ARM的“V5TE”體系,與ARM9,10系列內核相同,但它擁有與眾不同的7級流水線,除了無法直接支持Java解碼和V6 SIMD指令集外,各項性能參數與ARM11核心都比較接近。再結合Intel在半導體制造領域的技術優勢,XScale獲得了極大的性能提升,它的最高頻率可達到1GHz,並保持ARM體系貫有的低功耗特性。加上豐富的軟件支持、強大的擴展能力和附屬功能,以及Intel在產業界的巨大影響力,XScale被廣泛應用於Pocket PC和Palm平台的PDA產品中,成為該領域的事實主宰者。其他半導體廠商(如索尼、三星)基於ARM的解決方案雖然也有一定的市場,但在該領域完全不是Intel XScale的對手,連曾依賴Dragonball處理器成為霸主的摩托羅拉也都無力反擊。

XScale處理器相關對比

到目前為止,Intel已推出PXA25x、PXA26x和PXA27x三代XScale架構的嵌入式處理器
PXA25x系列
PXA25x採用0.18微米工藝製造,擁有32KB指令緩存和32KB數據緩存,並具有專用於多媒體數據流的2KB緩存。PXA25x整合的功能極為強大,可支持4 Bank結構、最多256MB容量的100MHz SDRAM內存或閃存,採用16、32位寬度總線連接;支持雙Bank結構的PCMCIA、CF卡控制器和MMC/SD存儲卡控制器;整合LCD顯示控制器,最多可支持16位色彩顯示,且具有一定的幾何填充、矩形單元變換等硬件加速功能;支持AC97音頻、USB、藍牙和紅外接口等等。PXA25x系列有200MHz、300MHz、400MHz三個頻率的版本,芯片封裝尺寸只有17×17mm。由於處理器自身具備強大的擴展功能,PDA廠商的設計工作變得很簡單。目前PDA或智能手機中90%以上的功能都是由處理器直接整合,廠商並不需要進行額外的設計,這就是高集成度帶來的好處。
PXA26x系列
相比之下,PXA26×系列只能算是PX25x的擴展,兩者的核心設計以及功能擴展完全相同,不同之處在於,PXA26x系列在處理器中直接集成了閃存。一個完整的PXA26x產品由1枚處理核心和1到2枚閃存芯片共同組成,對應16MB、32MB的閃存配置方案,這種方式分別比傳統的分離封裝方案節省了56%和65%的空間佔用。不過,板載閃存也將佔用6個Bank中的一個,若該系統集成了4Bank、256MB容量的SDRAM,那麼僅剩1個Bank可供給CF/PCMCIA插槽或其他類似的設備使用。但總的來説,PXA26x所擁有的高集成度讓它非常適合追求便攜性的PDA、智能手機的切實需要,推出之後獲得市場的熱烈反響,目前仍然還佔據着主流地位。
PXA27x系列
PXA27x系列是Intel目前的主打產品,它的發佈時間是在2004年4月份。PXA27x最大的改進就是採用0.13微米制造工藝,時鐘頻率提升至624MHz的高水平。其次,PXA270x首次引入Intel的無線MMX技術,它是一套64位的SIMD指令集,這些指令集可有效增強視頻、3D圖形、音頻以及其他SIMD元素的處理效率,顯著改善了多媒體處理性能。

XScale處理器發展前景

Intel官方數據表示,312MHz的PXA270(PXA27x系列中最低頻率型號)處理器所具有的多媒體處理效能相當於520MHz的ARM處理器,而624MHz的高頻PXA270則與775MHz的ARM處理器相當。這意味着未採用V6指令集的PXA27x,照樣躋身於一流嵌入式產品的行列。儘管這套無線MMX與PC上的SSE、SSE2並不兼容,但它們在功能上相當類似,程序員不必重新編寫算法或程序指令,只需簡單調整計算精度和數據表示即可讓軟件實現對無線MMX的優化,而這項工作在短時間內即可完成。
從2006年開始,英特爾公司便開始逐漸清理通信芯片業務。當時,英特爾公司把手機芯片業務以6億美元的價格轉讓給了Marvell科技公司。
Marvell推出PXA3xx系列,採用新一代的XScale架構,其中PXA320最高主頻806MHz。