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.

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.