Intel XScale(TM) 嵌入式微处理器简介

Intel XScale™嵌入式微处理器简介Intel Xscale内核是和ARM® Architecture V5TE结构兼容的微处理器。

Intel® XScale™core内核集成了多种微结构的特点，从而能够完成更过的性能要求。

这样用户可以根据自己的需求进行配置，实现自己特定的功能。

Intel® XScale™的这些微结构很多应用在存储器当中，主要包括：•当数据缓冲从外部存储器获取数据是，仍然能够执行指令；•写缓冲；•写回数据缓冲（Write-back data cache）•缓冲锁定（Cache locking）•可配置的缓冲方式(X Bit, C Bit for Cacheable, B Bit for Bufferable)Intel Xscale内核的上述特点，使它能够有效的处理语音信号，乘法累加操作还可以完成多种语音和多媒体CODEC算法。

特点改进的性能Intel® 超级流水线技术　7-stage integer/8-stage存储器超级流水线内核获得更高的速度和较低的功耗　Intel®动态电压管理　动态电压和频率允许应用系统对性能和功耗进行合理的折衷　Intel® Media处理技术　多累加协处理器同时完成两个16-bit SIMD 乘法（带40-bit累加），有效的媒体处理；　电源管理单元　通过idle、 sleep、和快速wake-up模式，降低功耗　128-entry Branch TargetBuffer　使流水线载有分支支零时仍能够保持正确　32 KB Instruction Cache 保持重要指令，提高系统性能，降低系统功耗　32 KB Data Cache 保持重要数据，提高系统性能，降低系统功耗　2 KB Mini-Data Cache 在频繁改变数据流时，避免"thrashing" of the D-Cache 32-entry 程序存储器管理单元　使能逻辑到物理地址变换、访问允许和I-Cache attributes　32-entry数据存储器管理单元　使能逻辑到物理地址变换、访问允许和D-Cache attributes　4-entry Fill and Pend Buffers 通过允许数据缓冲的non-blocking和"hit-under-miss"操作，提高内和效率。

　性能监测单元　完成两个32-bit event counters和一个32-bit cycle counter foranalysis of hit rates, etc.　Debug调试单元　采用硬件断点和256-entry跟踪缓冲调试程序　32-bit CoprocessorInterface 在内核和协处理器间提供高性能的接口　64-bit内和存储器总线，同时32-bit输入和32-bit输出　Gives up to 4.8 GBytes/sec. @ 600 MHz bandwidth for internal accesses 8-entry Write Buffer 当数据写入到存储器是，允许内和继续执行。

　ARM兼容性1ARM* Version 5 (V5) Architecture在ARM* Version 4版本基础上增加了很多功能，其中包括浮点指令。

Intel® XScale™内核应用ARM* V5的整型指令，但不提供浮点指令的硬件支持。

Intel® XScale™内核提供ARM* V5T Thumb指令集合ARM* V5E DSP扩展。

为了进一步提高多媒体处理能力， Intel® XScale™内核作为Intel® Media Processing技术的第一个应用，还增加了乘法累加功能。

这些新的操作映射到ARM写处理器空间，和StrongARM兼容。

为了能够满足特定硬件的需要，操作系统需要尽心适当的调整。

Intel® XScale™内核的结构框图Figure 1给出了Intel® XScale™内核的结构框图，该内核支持：l 7 stage integer/8 stage memory流水线操作；l 32Kbyte指令缓冲(32 ways, lockable by line)；l 一个32Kbyte数据缓冲(32 ways,write-back or write-through)；l 一个2Kbyte mini-data cache (two ways)；l 一个分支目标缓冲 a branch target buffer (used by the processor core’s branch prediction logic)；l 性能管理单元（Performance Monitoring Unit）；l 编辑调试接口（debug port with Branch History table and hardware breakpoints）；l 电源管理控制器（Power Management Controller）和JTAG此外，内核还有数据、存储器管理单元（MMU）、带有32传输缓冲（ 32 Entry Translation look aside Buffers (TLBs)）等。

应用处理器特殊的结构设计提供了灵活的高性能：:下图给出了Intel® XScale™内核的主要功能框图，下面概略的介绍个功能模块：2Multiply/Accumulate (MAC)MAC单元支持乘法累加操作，改进了几个硬件结构以支持语音代码算法。

包括40-bit累加器和支持16-bit packed data。

Memory ManagementIntel® XScale™内核采用存储器管理单元结构，具体参见ARM* Architecture Reference Manual。

MMU 提供访问保护和虚拟到物理地址的变换。

MMU构架还确定指令和数据cache的分类原则。

由页配置属性决定的划分方法：•区分代码为cacheable还是non-cacheable；•在mini-data cache或data cache中选择；•write-back或write-through数据缓冲；•使能数据写分配原则；•enabling the write buffer to coalesce stores to external memoryPerformance MonitoringIntel® XScale™内核增加了两个性能监测控志气，监测在Intel® XScale™内核的各种事件的发生。

该事件管理器允许软件开发人员测试cache的效率，监测系统平静并降低程序的重叠缓存等问题。

Power ManagementIntel® XScale™内核集成了一个电源和时钟管理单元，能够辅助ASSP控制时钟，管理电源。

DebugIntel® XScale™内核通过两个指令寻址断点寄存器支持软件调试。

一个数据地址断点寄存器，一个数据地址屏蔽断点寄存，一个mini instruction cache和一个跟踪缓冲器。

Intel® XScale™内核通过JTAG口进行调试。

Intel® XScale™ Enhancements（改进）Intel PXA250应用处理器的Intel XScale内核是在Intel StrongARM处理器Intel SA-1100和 IntelSA-1110应用处理器基础上改进的，和Intel SA-1100和 Intel SA-1110应用处理器不同的是Intel PXA2503应用处理器采用Thumb代码压缩技术。

RISC结构有个弱点就是代码密度问题，代码密度描述了需要存储代码（也就是软件）的空间。

RISC芯片通常情况下要比CISC (Complex Instruction Set Computing) 处理器占用更大的存储空间。

Thumb技术改善了这方面的性能，代码比正常的RISC密度降低30%，该压缩由Intel PXA250应用处理器自动完成。

工程师或程序员不需要更多的设计考虑。

另一个改进的主要部分就是Intel Xscale内核拥有双乘法/累加(dual-MAC)指令，MAC操作对于计算机和微处理器是一个比较新的运算模式，是从数字信号处理器（DSP）中移植过来的。

而MAC操作对于语音、视频和无线应用是非常重要经常用到的。

一个或两个MAC指令能够完成这些多媒体的应用，因此大大的提高了微处理器的运算能力。

Intel Xscale PXA250 ArchitectureIntel PXA250微处理器是下一代手持多媒体应用处理器，基于Xscale结构的高性能低功耗微处理器，广泛应用于无线、手持和Internet设备当中。

Intel PXA250内核是一个32-bit的微处理器，但是在他的结构设计中，处理器内核部分仅占了整个芯片的15%。

绝大部分区域是为了提高其性能的集成程度和增强电源管理，降低芯片甚至是系统的功耗。

Intel PXA250内核是一个Intel Xscale内核微处理器。

Intel Xscale本身是一个32-bit的RISC为结构。

采用先进的ARM技术，是目前世界上交流行得32-bit 嵌入式CPU。

在技术上ARM和Intel Xscale两者完全兼容。

因此在采用Intel PXA250应用处理器进行软件开发时，原来为ARM开发的代码完全可以进行移植，或直接在基于Intel Xscale的微处理器上运行。

当然新的开发工具将会更能利用发挥Intel Xscale技术。

如图所示，Intel PXA250应用处理器包括多种外设，能够完成个人客户终端构架的基本功能。

它包括集成的外围存储器控制器、串行总线、并行总线、无线和有线通信接口、扩展卡接口以及LCD显示接口等。

所有这些实现了一个片上系统。

在具体的用户设计时，有时只需要增加一些电池、存储器、通信子系统和LCD显示屏就可以了。

从而简化并降低了软硬件的设计实现难度，降低系统的成本和功耗，加快了产品推向市场4产品概述移动和无线设备方便了我们的生活，使工作小冷高。

几乎每天都依赖这些先进的设备来进行各种活动。

为了能够满足客户随时随地能够进行通信、访问信息。

生产厂商需要采用高性能、灵活方便、稳定性好、功耗比较低的技术来满足不断增长的需求。

采用Intel Xscale技术的Intel Personal Internet Client Architecture (Intel PCA)应用处理器将手持设备提升到了一个新的高度。