嵌入式系統架構：RISC家族之ARM處理器　

ARM公司于1991年成立于英國劍橋，主要出售芯片設計技術的授權。目前，采用ARM技術智能財產(IP)核心的處理器，即我們通常所說的ARM 處理器，已遍及工業控制、消費類電子產品、通信系統、網絡系統、無線系統等各類產品市場，基于ARM技術的處理器應用約占據了32位RISC微處理器 75%以上的市場，ARM技術不止逐步滲入到我們生活的各個方面，我們甚至可以說，ARM于人類的生活環境中，已經是不可或缺的一環。

目前市面上常見的ARM處理器架構，可分為ARM7、ARM9以及ARM11，新推出的Cortex系列尚在進行開發驗證，市面上還未有相關產品推出。ARM也是嵌入式處理器中首先推出多核心架構的廠商。

ARM首個多核心架構為ARM11 MPCore，架構于原先的ARM11處理器核心之上。ARM11核心是發布于2002年10月份，為了進一步提升效能，其管線長度擴展到8階，處理單元則增加為預取、譯碼、發送、轉換　/MAC1、執行/MAC2、內存存取/MAC3和寫入等八個單元，體系上屬于ARM V6指令集架構。ARM11采用當時最先進的0.13μm制造制程，運行頻率最高可達500到700MHz。如果采用90nm制程，ARM11核心的工作頻率能夠輕松達到1GHz以上—對于嵌入式處理器來說，這顯然是個相當驚人的程度，不過顯然1GHz在ARM11體系中不算是個均衡的設定，因此幾乎沒有廠商推出達到1GHz的ARM11架構處理器。

ARM11的邏輯核心也經過大量的改進，其中最重要的當屬“靜/動態組合轉換的預測功能”。ARM11的執行單元包含一個64位、4種狀態的地址轉換緩沖，它主要用來儲存最近使用過的轉換地址。當采用動態轉換預測機制而無法在尋址緩沖內找到正確的地址時，靜態轉換預測功能就會立刻接替它的位置。在實際測試中，單純采用動態預測的準確率為88%，單純采用靜態預測機制的準確率　只有77%，而ARM11的靜/動態預測組合機制可實現92%的高準確率。針對高時脈速度帶來功耗增加的問題，ARM11采用一項名為“IEM　(Intelligent Energy Manager)”的智能電源管理技術，該技術可根據任務負荷情況動態調節處理器的電壓，進而有效降低自身的功耗。這一系列改進讓ARM11的功耗效能比得以繼續提高，平均每MHz只需消耗0.6mW(有快取時為0.8mW)的電力，處理器的最高效能可達到660 Dhrystone MIPS，遠超過上一代產品。

至于ARM11 MPCore，其在架構上與ARM11同樣屬于V6指令體系。根據不同應用的需要，MPCore可以被配置為1-4個處理器的組合方式，根據官方資料，其最高性能約可達到2600 Dhrystone MIPS的程度。MPCore是標準的同質多核心處理器，組成MPCore的是4個基于ARM11架構的處理器核心，由于多核心設計的優點是在頻率不變的情況下讓處理器的性能獲得明顯提升，因此可望在多任務應用中擁有良好的表現，這一點很適合未來家庭消費電子的需要。例如，機頂盒在錄制多個頻道電視節目的同時，還可通過互聯網收看數字視頻點播節目、車內導航系統在提供導航功能的同時，仍然有余力可以向后座乘客播放各類視頻碼流等。