Введение
Микропроцессорное ядро XScale — это микроархитектура для центральных процессоров, изначально разработанная Intel, реализующая набор инструкций архитектуры ARM (версия 5). XScale включает несколько различных семейств: IXP, IXC, IOP, PXA и CE (см. подробнее ниже), при этом некоторые более поздние модели были разработаны как система на чипе (SoC). В июне 2006 года Intel продала семейство PXA компании Marvell Technology Group. Marvell затем расширила бренд, включив в него процессоры с другими микроархитектурами, такими как Arm Cortex. Архитектура XScale основана на ISA ARMv5TE без инструкций с плавающей точкой. XScale использует супер-конвейерную микроархитектуру с семиступенчатым целочисленным и восьмиступенчатым блоком памяти. Она является преемником линейки микропроцессоров и микроконтроллеров Intel StrongARM, приобретенной Intel у подразделения Digital Semiconductor компании DEC в рамках урегулирования судебного иска между двумя компаниями. Intel использовала StrongARM для замены своей устаревшей линейки процессоров RISC i860 и i960. Все поколения XScale — это 32-битные процессоры ARMv5TE, изготовленные по технологии 0,18 мкм или 0,13 мкм (как в компонентах IXP43x) и оснащенные кэшем данных объемом 32 КБ и кэшем инструкций объемом 32 КБ. Многоядерные процессоры XScale первого и второго поколений также имеют мини-кэш данных объемом 2 КБ (что, как утверждается, "предотвращает 'переполнение' D-кэша при работе с часто изменяющимися потоками данных"). Продукты на базе XScale третьего поколения имеют объём унифицированного L2-кэша до 512 КБ.
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
Семейство PXA26x (кодовое название Dalhart) состоит из процессоров PXA260, PXA261 и PXA263. PXA260 – это автономный процессор, работающий на той же частоте, что и PXA25x, но использующий корпус TPBGA, который примерно на 53% меньше корпуса PBGA, применяемого в PXA25x. Процессоры PXA261 и PXA263 идентичны PXA260, но имеют память Intel StrataFlash, интегрированную в тот же корпус непосредственно поверх процессора: 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.
PXA3xx
В августе 2005 года Intel объявила о преемнике Bulverde, под кодовым названием Monahans. Они продемонстрировали его, показав возможность воспроизведения видео высокой четкости, закодированного в высоком разрешении, на экране КПК. Новый процессор был продемонстрирован с тактовой частотой 1,25 ГГц, но Intel заявила, что он обеспечивает лишь 25%-ное увеличение производительности (800 МИПС для процессора PXA270 с частотой 624 МГц против 1000 МИПС для Monahans с частотой 1,25 ГГц). Анонсированный преемник графического процессора 2700G, под кодовым названием Stanwood, впоследствии был отменен. Функциональные возможности Stanwood были интегрированы в Monahans. Для расширенных графических возможностей Intel рекомендует использовать чипы сторонних производителей, такие как семейство чипов Nvidia GoForce. В ноябре 2006 года Marvell Semiconductor официально представила семейство Monahans под названиями Marvell PXA320, PXA300 и PXA310. PXA320 в настоящее время поставляется крупными партиями и может быть масштабирован до 806 МГц. PXA300 и PXA310 обеспечивают производительность, "масштабируемую до 624 МГц", и обладают программной совместимостью с PXA320.
PXA800F
Intel PXA800F, кодовое название Manitoba, — это система на кристалле (SoC), представленная Intel в 2003 году для использования в мобильных телефонах с поддержкой GSM и GPRS. Чип был построен на базе процессорного ядра XScale, аналогичного тем, что использовались в КПК, с тактовой частотой 312 МГц и изготовлен по 0,13-микронному техпроцессу. Он включал в себя 4 МБ встроенной флэш-памяти и цифровой сигнальный процессор. Прототип платы с этим чипом был продемонстрирован на Intel Developer Forum. Intel сообщила, что ведет переговоры с ведущими производителями мобильных телефонов, такими как Nokia, Motorola, Samsung, Siemens и Sony Ericsson, о внедрении Manitoba в их устройства. O2 XM, выпущенный в 2005 году, стал единственным мобильным телефоном, в котором задокументировано использование чипа Manitoba. Представитель Intel заявил, что версия чипа, использованная в телефоне, была доработана для снижения стоимости по сравнению с первоначальной.
PXA90x
PXA90x, с кодовым названием Hermon, являлся преемником Manitoba с поддержкой 3G. PXA90x был изготовлен по 130-нм техпроцессу. Marvell продолжила продвигать SoC на рынок после приобретения бизнеса Intel XScale.
PXA16x
PXA16x – процессор, разработанный Marvell, объединяющий более ранние компоненты SoC Intel PXA с новым ядром ARMv5TE под названием Mohawk или PJ1 из семейства Sheeva от Marvell, вместо использования wdc Xscale или разработки ARM. Ядро процессора является производным от ядра Feroceon, применяемого в линейке встраиваемых продуктов Kirkwood от Marvell, но расширено для обеспечения совместимости на уровне инструкций с XScale IWMMX. PXA16x обеспечивает высокую производительность по доступной цене для потребительских и встраиваемых рынков, чувствительных к стоимости, таких как цифровые фоторамки, электронные книги, пользовательские интерфейсы многофункциональных принтеров, интерактивные VoIP-телефоны, IP-камеры видеонаблюдения и устройства для управления умным домом.
PXA930/935
Процессоры серий PXA930 и PXA935 вновь были созданы на базе микроархитектуры Sheeva, разработанной Marvell, но с обновлением до совместимости с набором инструкций ARMv7. Это ядро представляет собой так называемую трехъядерную архитектуру (Tri core) под кодовым названием Tavor; термин Tri core означает поддержку наборов инструкций ARMv5TE, ARMv6 и ARMv7. Эта новая архитектура стала значительным шагом вперед по сравнению со старой архитектурой Xscale. PXA930 использует 65-нм технологию, а PXA935 построен по 45-нм техпроцессу. Он применяется в BlackBerry Torch 9800 и изготовлен с использованием 45-нм технологии.
PXA986/PXA988
После XScale и Sheeva, PXA98x использует третье поколение ядер процессоров, на этот раз лицензированное напрямую у ARM, в виде двухъядерных прикладных процессоров Cortex A9, применяемых в устройствах, таких как Samsung Galaxy Tab 3 7.0.
PXA1088
Это четырехъядерный процессор Cortex A7 с графическим ускорителем Vivante.
IXC1100
Процессор IXC1100 работает на тактовых частотах 266, 400 и 533 МГц, имеет 133-МГц шину, 32 КБ кэша инструкций, 32 КБ кэша данных и 2 КБ мини-кэша данных. Он также разработан с учетом низкого энергопотребления, потребляя 2,4 Вт при частоте 533 МГц. Чип выпускается в 35-мм корпусе PBGA.
Внутренний рабочий процесс
Линейка процессоров IOP разработана для обеспечения передачи данных и повышения производительности компьютеров и устройств хранения за счет разгрузки функций ввода-вывода от основного процессора устройства. Процессоры IOP3XX основаны на архитектуре XScale и предназначены для замены более старых чипов серий 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 варьируется от 100 МГц до 1,2 ГГц. Процессоры также различаются по типу шины PCI, скорости шины PCI, типу памяти, максимальному объему поддерживаемой памяти и количеству процессорных ядер.
IXP сетевой процессор
Ядро XScale используется во втором поколении сетевых процессоров Intel IXP, а в первом поколении использовались ядра StrongARM. Семейство сетевых процессоров IXP включает решения для небольших и средних офисных сетей (IXP4XX) и высокопроизводительные процессоры, такие как IXP2850, способные поддерживать скорости передачи данных до OC-192. В устройствах IXP4XX ядро XScale выполняет функции как процессора управления, так и процессора обработки данных, обеспечивая управление системой и обработку данных. В устройствах IXP2XXX ядро XScale обычно отвечает только за функциональность уровня управления, а обработку данных выполняют микродвигатели. Примеры задач уровня управления включают обновление таблиц маршрутизации, управление микродвигателями и управление памятью.
CE (проверка)
В апреле 2007 года Intel представила процессор на базе XScale, предназначенный для рынка потребительской электроники, Intel CE 2110 (кодовое имя Olo River).
Приложения
Микропроцессоры XScale можно найти в таких продуктах, как популярный портативный компьютер RIM BlackBerry, семейство карманных ПК Dell Axim, большинство моделей Zire, Treo и Tungsten Handheld от Palm, более поздние версии Sharp Zaurus, Motorola A780, Acer n50, серия Compaq iPaq 3900 и многие другие КПК. Он используется в качестве основного процессора в настольном компьютере Iyonix PC, работающем под управлением RISC OS, и NSLU2 (Slug), работающем под Linux. XScale также применяется в таких устройствах, как портативные видеоплееры (PVP), портативные медиацентры (PMC), включая портативный медиаплеер Creative Zen и электронную книгу Amazon Kindle, а также во встраиваемых промышленных системах. На другом конце рынка процессоры ввода-вывода XScale IOP33x Storage используются в некоторых серверных платформах на базе Intel Xeon.
Продажа линейки процессоров PXA
27 июня 2006 года было объявлено о продаже активов Intel XScale PXA. Intel договорилась продать бизнес XScale PXA компании Marvell Technology Group примерно за 600 миллионов долларов США наличными и с принятием на себя неуказанных обязательств. Этот шаг был предпринят для того, чтобы Intel могла сосредоточить свои ресурсы на основных направлениях бизнеса – x86 и серверных решениях. Marvell обладает полной лицензией на архитектуру ARM, что позволяет ей разрабатывать чипы, реализующие набор инструкций ARM, а не только лицензировать ядро процессора. Сделка была завершена 9 ноября 2006 года. Ожидалось, что Intel продолжит производство процессоров XScale до тех пор, пока Marvell не организует альтернативные производственные мощности, а также продолжит производство и продажу процессоров IXP и IOP, поскольку они не входили в состав сделки. Работа Intel над XScale началась с приобретения подразделения StrongARM у Digital Equipment Corporation в 1998 году. Даже после продажи XScale Intel сохраняет лицензию ARM.