ARM9
ARM9T
一般情報
設計：ARMホールディングス
アーキテクチャと分類
マイクロアーキテクチャARMv4T
命令セットARM（32ビット）、Thumb（16ビット）
ARM9E
パフォーマンス
最大CPUクロックレート100MHz～600MHz
アーキテクチャと分類
マイクロアーキテクチャARMv5TE
命令セットARM（32ビット）、Thumb（16ビット）
ARM9EJ
アーキテクチャと分類
マイクロアーキテクチャARMv5TEJ
命令セットARM（32ビット）、Thumb（16ビット）、Jazelle（8ビット）

ARM9は、 ARMホールディングスがマイクロコントローラ向けにライセンス供与した32ビットRISC ARMプロセッサコアのグループです。[ 1 ] ARM9コアファミリは、ARM9TDMI、ARM940T、ARM9E-S、ARM966E-S、ARM920T、ARM922T、ARM946E-S、ARM9EJ-S、ARM926EJ-S、ARM968E-S、ARM996HSで構成されています。ARM9コアは1998年から2006年にかけてリリースされましたが、現在では新しいIC設計には推奨されていません。新しい代替品はARM Cortex-Mコアです。[ 2 ]

概要

この設計世代において、ARMはフォン・ノイマン・アーキテクチャ（プリンストン・アーキテクチャ）から、命令バスとデータバス（およびキャッシュ）が分離された（修正された、つまり分割キャッシュを備えた）ハーバード・アーキテクチャに移行し、潜在的な速度を大幅に向上させました。[ 3 ]これらのコアを統合したほとんどのシリコンチップは、2つのアドレスバスを分離されたCPUキャッシュと密結合メモリ の反対側に組み合わせた、修正されたハーバード・アーキテクチャ・チップとしてパッケージ化されます

異なる ARM アーキテクチャ バージョンを実装する 2 つのサブファミリがあります。

ARM7コアとの違い

ARM7コアに対する主な改良点は、トランジスタ数の増加によって以下の通りである。[ 4 ]

  • クロック周波数の向上。3段命令パイプラインから5段命令パイプラインに移行することで、同じシリコン製造プロセスでクロック速度を約2倍に向上させることができます。
  • サイクルカウントの改善。多くの未修正のARM7バイナリは、 ARM9コア上で実行した場合、約30%のサイクル数削減が測定されました。主な改善点は以下のとおりです。
    • ロードとストアが高速化。多くの命令が1サイクルで実行できるようになりました。これは、改良されたハーバード・アーキテクチャ（バスとキャッシュの競合を軽減）と新しいパイプラインステージの両方によって実現されています。
    • パイプラインインターロックを公開し、コンパイラの最適化によってステージ間のブロックを削減します。

さらに、一部の ARM9 コアには、乗算累積などの「拡張DSP 」命令が組み込まれており、デジタル信号処理アルゴリズムのより効率的な実装をサポートします。

フォン・ノイマン・アーキテクチャからの移行には、命令フェッチによってデータが追い出されるのを防ぐ（そしてその逆も同様）非統合キャッシュの使用が必要でした。ARM9コアはデータバス信号とアドレスバス信号を別々に持ち、チップ設計者はこれを様々な方法で利用しています。多くの場合、命令とデータの両方に使用されるフォン・ノイマン型アドレス空間の少なくとも一部は、通常、DRAMインターフェースとNORフラッシュメモリで使用可能な外部バスインターフェースに接続するAHBインターコネクトに接続されます。このようなハイブリッドは、もはや純粋なハーバード・アーキテクチャ・プロセッサではありません。

ARMライセンス

ARMホールディングスは、自社設計に基づくCPUデバイスの製造も販売も行わず、プロセッサアーキテクチャを関心のある当事者にライセンス供与しています。ARMは、コストと成果物が異なる様々なライセンス条件を提供しています。すべてのライセンシーに対し、ARMはARMコアの統合可能なハードウェア記述、完全なソフトウェア開発ツールセット、そしてARM CPUを搭載した製造シリコンの販売権を提供します。ライセンス供与されたCPUコア設計のこのモデルは、 知的財産（IP）コアと呼ばれます

シリコンのカスタマイズ

統合デバイスメーカー（IDM）は、ARMプロセッサIPを合成可能なRTL（Verilogで記述）として受け取ります。この形式では、アーキテクチャレベルの最適化と拡張を実行できます。これにより、メーカーは、より高いクロック速度、非常に低い消費電力、命令セットの拡張、サイズの最適化、デバッグサポートなどのカスタム設計目標を達成できます。特定のARM CPUチップにどのコンポーネントが含まれているかを確認するには、メーカーのデータシートと関連ドキュメントを参照してください

コア

年ARM9コア
1998ARM9TDMI
1998ARM940T
1999ARM9E-S
1999ARM966E-S
2000ARM920T
2000ARM922T
2000ARM946E-S
2001ARM9EJ-S
2001ARM926EJ-S
2004ARM968E-S
2006ARM996HS

ARM MPCoreファミリーのマルチコアプロセッサは、非対称型（AMP）または対称型（SMP）マルチプロセッサプログラミングパラダイムを用いて記述されたソフトウェアをサポートします。AMP開発では、MPCore内の各中央処理装置は独立したプロセッサと見なすことができ、従来のシングルプロセッサ開発戦略に従うことができます。[ 5 ]

ARM9TDMI

ARM9TDMIは、人気のARM7TDMIコアの後継であり、 ARMv4Tアーキテクチャに基づいています。このコアは5段パイプライン（フェッチ、デコード、実行、データメモリアクセス、レジスタ書き込み）を備え、[ 6 ] 32ビットARMと16ビットThumbの両方の命令セットをサポートし、以下の機能を備えています

  • 16KBのI/DキャッシュとMMUを備えたARM920T
  • 8KBのI/DキャッシュとMMUを備えたARM922T
  • キャッシュとメモリ保護ユニット（MPU）を備えたARM940T

ARM9E-SとARM9EJ-S

ARM9Eとその兄弟製品であるARM9EJは、基本的なARM9TDMIパイプラインを実装していますが、 DSP風の命令セット拡張を含むARMv5TEアーキテクチャのサポートを追加しています。さらに、乗算器ユニットの幅が2倍になり、ほとんどの乗算演算に必要な時間が半分になりました。32ビット、16ビット、そして場合によっては8ビットの命令セットをサポートしています

  • ARM926EJ-Sは、ハードウェアで8​​ビットJavaバイトコードを直接実行できるARM JazelleテクノロジとMMUを搭載しています。
  • ARM946
  • ARM966
  • ARM968

TI -Nspire CX（2011）およびCX II（2019）グラフ電卓は、それぞれ132MHzおよび396MHzのクロック速度のARM926EJ-Sプロセッサを使用しています。[ 7 ]

チップ

ニンテンドーDSiにはARM9とARM7コアを搭載したチップが搭載されています
レゴ マインドストーム EV3ブロックにはARM9 TI Sitara AM1xが搭載されています
Samsung SGH-D900携帯電話に搭載されたARM946E-Sベースバンドプロセッサ
ARM920T
ARM922T
サムスン S3C2416XH-26
ARM925T
ARM926EJ-S
ARM940T
ARM946E-S
ARM966E-S
ARM968E-S
リファレンスなしARM9コア

ドキュメント

すべてのARMチップに関するドキュメントの量は、特に初心者にとっては気が遠くなるほどで​​す。過去数十年間のマイクロコントローラに関するドキュメントは、1つのドキュメントに簡単にまとめることができますが、チップの進化に伴い、ドキュメントも増加しています。すべてのARMチップに関するドキュメント全体を把握するのは特に困難です。これは、ICメーカーからのドキュメントとCPUコアベンダー（ARMホールディングス） からのドキュメントが含まれているためです

典型的なトップダウンのドキュメント ツリーは次のようになります: 高レベルのマーケティング スライド、特定の物理チップのデータシート、同じシリーズ内の物理チップの一般的な周辺機器やその他の側面を説明する詳細なリファレンス マニュアル、チップ内の特定の ARM コア プロセッサのリファレンス マニュアル、すべての命令セットの詳細な説明を含むコアの ARM アーキテクチャのリファレンス マニュアル。

ドキュメントツリー（上から下へ）
  1. IC メーカーのマーケティング スライド。
  2. ICメーカーのデータシート
  3. ICメーカーのリファレンスマニュアル
  4. ARMコアのリファレンスマニュアル
  5. ARM アーキテクチャのリファレンス マニュアル。

IC メーカーには、評価ボードのユーザー マニュアル、アプリケーション ノート、開発ソフトウェアの開始方法、ソフトウェア ライブラリ ドキュメント、エラッタなどの追加ドキュメントがあります。

参照

参考資料

  1. ^ ARM9ファミリーのウェブページ、ARMホールディングス
  2. ^ ARM9、OEMDrivers
  3. ^ファーバー、スティーブ (2000). ARM システムオンチップアーキテクチャ. アディソン・ウェズリー. p.  344. ISBN 0201675196。
  4. ^「ARM9TDMIコアとARM9E-Sコアの性能比較（ARM7TDMIコアとの比較）」、第1.0版、2000年2月9日、ARM Ltd
  5. ^ 「MPCoreサンプルコード」 。2015年4月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  6. ^ 「ARM9TDMIテクニカルリファレンスマニュアル」(PDF) . www.ecb.torontomu.ca . 2000年. 2025年6月9日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。
  7. ^ 「Teardown Tuesday: グラフ電卓 - ニュース」www.allaboutcircuits.com . 2021年7月12日閲覧。
  8. ^ a b Atmel レガシー ARM ベース ソリューション; Atmel。
  9. ^ SAM9G ARM9 マイクロコントローラ; Atmel。
  10. ^ SAM9M ARM9 マイクロコントローラ; Microchip。
  11. ^ SAM9N/CN ARM9 マイクロコントローラ; Atmel。
  12. ^ SAM9R/RL ARM9 マイクロコントローラ; Atmel。
  13. ^ SAM9X ARM9 マイクロコントローラ; Atmel。
  14. ^ SAM9XE ARM9 マイクロコントローラ; Atmel。
  15. ^ “Hardware/Starlet” . Wiibrew . 2020年5月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年6月14日閲覧。
  16. ^ i.MX28 アプリケーション プロセッサ; NXP。
  17. ^ 「LPC3100/200シリーズ：Arm9ベースのマイクロコントローラ|NXP」 www.nxp.com . 2018年7月27日閲覧。
  18. ^ 「iLO 4暗号化モジュールFIPS 140-2非独自セキュリティポリシー」（PDF）。Hewlett Packard Enterprise。2016年2月10日。
  19. ^ 「SPEAr ARM 926 マイクロプロセッサ - STMicroelectronics」。
  20. ^ GBATEK - GBA/NDS 技術情報 - ARM CP15 ID コード; Martin Korth
  21. ^ STR9 ARM9 マイクロコントローラ; STMicroelectronics。
  22. ^ 「NS9210/NS9215 32ビットNET+ARMプロセッサフ​​ァミリ」(PDF) . Digi International .
ウィキメディア・コモンズにはARM9に関連するメディアがあります
ARM9公式ドキュメント
クイックリファレンスカード
  • 命令：Thumb（1）、ARMおよびThumb-2（2）、ベクトル浮動小数点（3）
  • オペコード: Thumb ( 1、2 )、ARM ( 3、4 )、GNU アセンブラ指令5。
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