Кіріспе
Микропроцессорлық өзек
модельдік теміржол масштабы
XScale – бастапқыда Intel компаниясымен жасалған және ARM архитектурасының (5-ші нұсқа) командалық жиынтығын іске асыратын орталық процессорларға арналған микроархитектура. XScale бірнеше бөлек отбасыларды қамтиды: IXP, IXC, IOP, PXA және CE (төменде толығырақ қараңыз), ал кейбір кейінгі модельдер чиптегі жүйе (SoC) ретінде құрастырылған. Intel 2006 жылдың маусым айында PXA отбасын Marvell Technology Group компаниясына сатты. Marvell брендті Arm Cortex сияқты басқа микроархитектуралармен процессорларды қосу арқылы кеңейтті. XScale архитектурасы ARMv5TE ISA негізінде құрылған, онда қозғалатын нүктелік командалар жоқ. XScale жеті сатылы бүтін сандық және сегіз сатылы жадты супер-құбырлы микроархитектураны қолданады. Бұл Intel компаниясы DEC компаниясының Digital Semiconductor бөлімшесінен екі компания арасындағы сот ісінің нәтижесінде сатып алған Intel StrongARM микропроцессорлары мен микроконтроллерлерінің ізбасары. Intel ескірген RISC процессорларының – i860 және i960 – нашарлап қалған желісін ауыстыру үшін StrongARM-ді пайдаланды. XScale-дің барлық буындары 0,18 мкм немесе 0,13 мкм (IXP43x процессорларындағыдай) технологиясымен жасалған 32-биттік ARMv5TE процессорлары болып табылады және 32 КБ дерек кэші мен 32 КБ командалық кэшпен жабдықталған. Бірінші және екінші буын XScale көп өзекті процессорларында сонымен қатар 2 КБ шағын дерек кэші бар (ол жиі өзгеріп тұратын дерек ағыны үшін D кэшін «қырсынудан» сақтайды деп мәлімделеді). Үшінші буын XScale негізіндегі өнімдерде 512 КБ-қа дейін біріктірілген L2 кэш көлемі бар.
the model railroad scale
XScale is a microarchitecture for central processing units initially designed by Intel implementing the ARM architecture (version 5) instruction set. XScale comprises several distinct families: IXP, IXC, IOP, PXA and CE (see more below), with some later models designed as system on a chip (SoC). Intel sold the PXA family to Marvell Technology Group in June 2006. Marvell then extended the brand to include processors with other microarchitectures, like Arm's Cortex. The XScale architecture is based on the ARMv5TE ISA without the floating point instructions. XScale uses a seven stage integer and an eight stage memory super pipelined microarchitecture. It is the successor to the Intel StrongARM line of microprocessors and microcontrollers, which Intel acquired from DEC's Digital Semiconductor division as part of a settlement of a lawsuit between the two companies. Intel used the StrongARM to replace its ailing line of outdated RISC processors, the i860 and i960. All the generations of XScale are 32 bit ARMv5TE processors manufactured with a 0.18 μm or 0.13 μm (as in IXP43x parts) process and have a 32 KB data cache and a 32 KB instruction cache. First and second generation XScale multi core processors also have a 2 KB mini data cache (claimed it "avoids 'thrashing' of the D Cache for frequently changing data streams"). Products based on the third generation XScale have up to 512 KB unified L2 cache.
PXA26x
PXA26x туысы (кодтық атауы Dalhart) PXA260, PXA261 және PXA263 процессорларынан тұрады. PXA260 – PXA25x сияқты бірдей жиілікте жұмыс істейтін, бірақ PXA25x-тің PBGA пакетінен 53%-ға кішірек TPBGA пакетіндегі дербес процессор. PXA261 және PXA263 процессорлары PXA260 сияқты, алайда Intel StrataFlash жады процессордың үстіне, бір пакетке жинақталған; PXA261-де 16 биттік жадтың 16 МБ, PXA262-де 16 биттік жадтың 32 МБ, ал PXA263-де 32 биттік жадтың 32 МБ көлемі бар. PXA26x туысы 2003 жылдың наурыз айында жарыққа шықты.
PXA3xx
2005 жылдың тамызында Intel компаниясы Bulverde процессорларының ізбасары – Monahans кодовый атын жариялады. Олар жоғары ажыратымдылықтағы кодталған бейнені PDA экранында ойнату қабілетін көрсетті. Жаңа процессор 1,25 ГГц жиілікте жұмыс істейтіні көрсетілді, бірақ Intel оның өнімділігін 25%-қа ғана арттыратынын мәлімдеді (624 МГц PXA270 процессоры үшін 800 МИПС, ал 1,25 ГГц Monahans үшін 1000 МИПС). 2700G графикалық процессорының ізбасары, Stanwood кодовый атымен белгілі, кейіннен жобадан алынды. Stanwood мүмкіндіктері Monahans процессорларына енгізілді. Қосымша графикалық мүмкіндіктер үшін Intel Nvidia GoForce чиптері сияқты үшінші тараптың чиптерін пайдалануды ұсынады. 2006 жылдың қарашасында Marvell Semiconductor компаниясы Monahans отбасын ресми түрде Marvell PXA320, PXA300 және PXA310 ретінде таныстырды. PXA320 қазіргі уақытта көптеп өндіріліп, 806 МГц дейін жиілігін арттыруға болады. PXA300 және PXA310 процессорлары "624 МГц дейін жиілігін арттыруға болатын" өнімділікті ұсынады және PXA320 процессорымен бағдарламалық тұрғыдан үйлесімді.
PXA800F
Manitoba кодовое аты бар Intel PXA800F – Intel компаниясы 2003 жылы GSM және GPRS мүмкіндігі бар ұялы телефондарда қолдану үшін ұсынған SoC. Чип XScale процессорлық ядроның негізінде құрылған, осындай процессорлар PDA-ларда қолданылған, 312 МГц жиілікте жұмыс істейді және 0,13 мкм технологиясымен жасалған, 4 МБ кіріктірілген флэш-жадымен және цифрлық сигналды өңдеу процессормен жабдықталған. Чиптің прототипі Intel Developer Forum іс-шарасында көрсетілді. Intel компаниясы Nokia, Motorola, Samsung, Siemens және Sony Ericsson сияқты жетекші ұялы телефон өндірушілерімен Manitoba-ны өз телефондарына енгізу мүмкіндігін талқылап жатқанын хабарлады. 2005 жылы шыққан O2 XM телефоны – Manitoba чипі қолданылған жалғыз ұялы телефон. Intel компаниясының өкілі телефонда қолданылған чиптің бастапқы нұсқасына қарағанда арзан болуы үшін қайта жасалғанын мәлімдеді.
PXA90x
PXA90x, Hermon кодовое атымен белгілі, 3G қолдауы бар Манитобаның жаңа нұсқасы болды. PXA90x 130 нм технологиясымен өндірілген. Marvell компаниясы Intel-дің XScale бизнесін сатып алғаннан кейін де бұл SoC-ді сатуын жалғастырды.
PXA16x
PXA16x – Marvell компаниясы жасаған процессор, бұл процессордағы Intel-дің бұрынғы PXA SoC компоненттері WDC Xscale немесе ARM дизайнын пайдалану орнына, Marvell-дің Sheeva отбасынан алынған Mohawk немесе PJ1 аталатын жаңа ARMv5TE CPU ядросымен біріктірілген. CPU ядросы Marvell-дің кіріктірілген Kirkwood өнімдерінің желісінде қолданылатын Feroceon ядросынан туындаған, бірақ XScale IWMMX нұсқаулық деңгейімен үйлесімділікке жеткізу үшін кеңейтілген. PXA16x тұтынушылар мен кіріктірілген нарықтарда, мысалы, цифрлық фотосуреттер кадрлары, электрондық кітаптар, көп функциялы принтерлердің пайдаланушы интерфейсі (UI) дисплейлері, интерактивті VoIP телефондары, IP бейнебақылау камералары және үй басқару құрылғылары сияқты бағаға сезімтал нарықтар үшін қолжетімді бағада жоғары өнімділік ұсынады.
PXA930/935
PXA930 және PXA935 процессорлар сериясы тағы да Marvell компаниясы әзірлеген Sheeva микроархитектурасын пайдаланып құрастырылды, бірақ ARMv7 нұсқаулар жиынтығымен үйлесімділікке жаңартылды. Бұл ядро – «Тавор» кодовый аты бар Tri ядролық архитектура; Tri ядро ARMv5TE, ARMv6 және ARMv7 нұсқаулар жиынтықтарын қолдайды дегенді білдіреді. Бұл жаңа архитектура ескі Xscale архитектурасынан елеулі қадам болды. PXA930 65 нм технологиясын қолданады, ал PXA935 45 нм процесімен жасалған. Ол BlackBerry Torch 9800 құрылғысында қолданылады және 45 нм технологиясын пайдаланып өндірілген.
PXA986/PXA988
XScale және Sheeva-дан кейін PXA98x үшінші CPU өзегі дизайнын қолданады, бұл жолы тікелей ARM компаниясынан лицензияланған, Samsung Galaxy Tab 3 7.0 сияқты құрылғыларда қолданылатын екі ядролы Cortex A9 қолданбалық процессорлар түрінде.
PXA1088
Бұл Vivante GPU жинағы бар төрт ядролы Cortex A7 қолданбалық процессоры.
IXC1100
IXC1100 процессоры 266, 400 және 533 МГц сағаттық жиіліктерімен, 133 МГц шинасымен, 32 КБ нұсқаулық кэшімен, 32 КБ дерек кэшімен және 2 КБ шағын дерек кэшімен келеді. Ол сонымен қатар төмен қуат тұтыну үшін жасалған, 533 МГц жиілікте 2,4 Вт қуатты пайдаланады. Чип 35 мм PBGA корпусында жеткізіледі.
IOP
IOP процессорлар желісі компьютерлер мен сақтау құрылғыларының деректерді беруін қамтамасыз ету және құрылғының негізгі CPU-ынан I/O функционалдығын босату арқылы өнімділікті арттыру мақсатында жасалған. IOP3XX процессорлары XScale архитектурасына негізделген және ескі 80219 sd және i960 чиптерінің отбасын алмастыруға арналған. Қазіргі таңдағыда он түрлі IOP процессорлары қолжетімді: IOP303, IOP310, IOP315, IOP321, IOP331, IOP332, IOP333, IOP341, IOP342 және IOP348. Сағат жылдамдығы 100 МГц-тен 1,2 ГГц-ға дейін ауыспалы. Процессорлар сонымен қатар PCI шинасының түрі, PCI шинасының жылдамдығы, жад түрі, қолдау көрсетілетін максималды жад көлемі және процессорлық ядролардың саны бойынша да ерекшеленеді.
IXP желілік процессоры
XScale өзегі Intel IXP желілік процессорларының екінші буынында қолданылады, ал бірінші буыны StrongARM өзектерін пайдаланды. IXP желілік процессорлар отбасы шағын/орта кеңсе желілік қолданбаларына арналған IXP4XX шешімдерінен бастап, OC 192 желілік жылдамдықтарын сақтауға қабілетті IXP2850 сияқты жоғары өнімді желілік процессорларға дейін қамтиды. IXP4XX құрылғыларында XScale өзегі басқару және деректер деңгейі процесоры ретінде қолданылады, жүйелік басқаруды және деректерді өңдеуді қамтамасыз етеді. IXP2XXX құрылғыларындағы XScale міндеті көбінесе тек басқару деңгейінің функционалдығын қамтамасыз ету болып табылады, ал деректерді өңдеу микромоторлармен жүзеге асырылады. Мұндай басқару деңгейінің міндеттеріне маршрутталма кестесін жаңарту, микромоторларды басқару және жадты басқару кіреді.
CE
2007 жылдың сәуірінде Intel тұтынушы электроникасы нарығына арналған XScale негізіндегі процессорды, Intel CE 2110 (Olo River кодолық атымен) жариялады.
Қолданбалар
XScale микропроцессорларын танымал RIM BlackBerry қолға ұсталатын құрылғысында, Dell Axim Pocket PC отбасының құрылғыларында, Palm компаниясының Zire, Treo және Tungsten Handheld желілерінің көп бөлігінде, Sharp Zaurus-тың кейінгі нұсқаларында, Motorola A780, Acer n50, Compaq iPaq 3900 сериясы және көптеген басқа PDA-ларда кездестіруге болады. Ол RISC OS операциялық жүйесінде жұмыс істейтін Iyonix PC үстел компьютерінде және Linux түрінде жұмыс істейтін NSLU2 (Slug) құрылғысының негізгі процессоры ретінде пайдаланылады. XScale сонымен қатар, PVP (тасымалды бейне ойнатқыштар), PMC (тасымалды медиа орталықтар), оның ішінде Creative Zen тасымалды медиа ойнатқышы және Amazon Kindle электронды кітап оқырман құрылғыларында, сондай-ақ өнеркәсіптік кіріктірілген жүйелерде қолданылады. Нарықтың екінші жағында, кейбір Intel Xeon негізіндегі серверлік платформаларда XScale IOP33x сақтау I/O процессорлары қолданылады.
PXA процессорлар желісін сату
2006 жылдың 27 маусымында Intel компаниясының XScale PXA мобильді процессор активтерін сату туралы хабарланды. Intel, XScale PXA бизнесін Marvell Technology Group компаниясына шамамен 600 миллион доллар ақшаға және белгіленбеген міндеттемелерді қабылдау шартымен сатуға келісті. Бұл қадам Intel компаниясына негізгі x86 және серверлік бизнесіне ресурстарын шоғырландыруға мүмкіндік беруді мақсат етті. Marvell компаниясы ARM архитектурасына толық лицензияға ие, бұл оған тек процессорлық ядроны лицензиялау ғана емес, ARM командалық жиынтығын іске асыруға арналған чиптерді жобалауға да мүмкіндік береді. Алқым 2006 жылдың 9 қарашасында аяқталды. Marvell басқа өндіріс орындарын тапқанша Intel XScale процессорларын өндіруді жалғастыра беретіні күтілді, сондай-ақ IXP және IOP процессорларын өндіру мен сату да жалғасады, себебі олар осы келісімге кірмеген еді. Intel компаниясындағы XScale жобасы 1998 жылы Digital Equipment Corporation компаниясынан StrongARM бөлімін сатып алу арқылы басталды. XScale сатылғаннан кейін де Intel ARM лицензиясын сақтап қалды.