單核的Cortex-A9在性能上大抵相當(dāng)于已推出的Cortex-A8處理器。但A9系列還有兩個(gè)、三個(gè)乃至四個(gè)內(nèi)核集群的產(chǎn)品,能提供超過(guò)8,000Dhrystone Mips(DMIPS)的對(duì)稱(chēng)多處理(SMP)性能。這種內(nèi)核是可綜合的,采用先進(jìn)工藝時(shí)的時(shí)鐘頻率有望超過(guò)1GHz,不過(guò)當(dāng)時(shí)鐘減慢或內(nèi)核被關(guān)斷時(shí)才可達(dá)到最大功率效率。

此外,這種架構(gòu)可以擴(kuò)展到四個(gè)以上的內(nèi)核。“被授權(quán)者可以根據(jù)需要在芯片上配置一個(gè)以上的集群。”ARM多處理項(xiàng)目經(jīng)理John Goodacre表示。這家IP供應(yīng)商把這種架構(gòu)瞄準(zhǔn)了HDTV機(jī)頂盒、家庭服務(wù)器引擎和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)等應(yīng)用。

目前,好幾家公司都已獲得Cortex-A9授權(quán),其中包括NEC電子、Nvidia、三星、ST和TI。但是據(jù)Goodacre透露,目前相關(guān)芯片還未上市,對(duì)ARM合作伙伴而言,可能要到明年第一季度才能夠確定具體的交付日期。

A9內(nèi)核是Cortex-A8的改進(jìn)版。“它增加了幾條支持多處理的額外指令,并后向兼容。”Goodacre提到。像A8一樣,A9也是超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu),帶有一個(gè)多事件8級(jí)流水線。程序?qū)η懊娴姆种Ы馑氵M(jìn)行異步評(píng)估,目的在于取指,每時(shí)鐘周期允許連續(xù)獲取和解碼兩條指令。

不過(guò)A9流水線更進(jìn)一步,還支持亂序指令分發(fā)及完成。

這種新的架構(gòu)帶有一個(gè)支持硬件加速器和DMA單元的加速器一致性端口(ACP),增強(qiáng)了ARM目前的多處理器能力；帶有中斷虛擬化功能,支持TrustZone技術(shù)；還帶有一個(gè)通用中斷控制器(GIC)。

作為一個(gè)完全成熟的ARMv7器件,A9 MPcore支持Thumb2 指令、TrustZone、浮點(diǎn)運(yùn)算單元(FPU)與Neon——用于流媒體處理的ARM單指令多數(shù)據(jù)擴(kuò)展。與每個(gè)內(nèi)核相關(guān)的指令和一級(jí)數(shù)據(jù)緩存都整合了緩存一致性支持,通過(guò)一個(gè)Snoop控制單元(SCU)進(jìn)行同步。有一條本地一致總線與SCU相鏈接。

與傳統(tǒng)相悖,A9一開(kāi)始是作為一個(gè)可綜合內(nèi)核被提供的。“考慮到對(duì)處理而言附加的FPU或Neon、緩存容量、中斷方案以及接口等方面,它還是可配置。”Goodacre表示。

盡管ARM的這一設(shè)計(jì)還沒(méi)有完全定案,但該公司已開(kāi)始授權(quán)。“我們向獲授權(quán)者提供beta版的設(shè)計(jì)文件。預(yù)計(jì)明年第一季可以推出正式版本。”Goodacre稱(chēng)。

這表明獲授權(quán)者可能還需要再等12到18個(gè)月的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)芯片的制造。“我預(yù)計(jì)2009年底第一款使用Cortex-A9的器件將上架銷(xiāo)售,2010年開(kāi)始量產(chǎn)。”Goodacre提到。

此外,預(yù)計(jì)這一目前以65納米為基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)文件將在45納米芯片中亮相。

在OS支持方面,Goodacre例舉了一些運(yùn)行在ARM11 MPcore上的成功方案,包括Mentor Graphics公司的Nucleus；通用Linux內(nèi)核；QNX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；MontaVista軟件公司的Mobilinux,以及日本eSol有限公司的一種不對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)多處理混合的實(shí)現(xiàn)方案。“Symbian尚未正式支持ARM11上的多處理,但它們已在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)運(yùn)行。”Goodacre表示。

圖8:Cortex-A9加速器一致性端口(ACP)

作者:蔡培德