Plataformas Móviles de Comunicación y Procesamientoecaths1.s3.amazonaws.com/tecnicasdigitalesiii/1077956283.18_ar... · Apple y el equipo de desarrollo de los ARM de Acorn se unieron

PlataformasMóviles de

Comunicacióny Procesamiento

Arquitectura de las Plataformas Móviles

2Plataformas Móviles de Comunicación y Procesamiento - Arquitectura de las Plataformas Móviles

Contenidos

Motivación

Familias de procesadores ARM

Plataformas actuales para dispositivos móviles

Origen y evolución de ARM

Modelo de negocio de ARM


¿Qué procesadores son los más vendidos?

2006 2007 2008 2009 20100

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

PCs y Servidores Chips con procesadores ARM

Mil

lon

es d

e u

nid

ad

es

ven

did

as

× 10× 10.7

× 13.2 × 12.7

× 24.8


¿En qué mercados se usan los procesadores de ARM?

37821037

976

305

Millones de unidades (2010)

Dispositivos móvilesProcesadores empotradosEmpresa (Fotocopiadoras, etc.)Hogar


Uso de los procesadores ARM en los teléfonos móviles

2006 2007 2008 2009 20100

0,51

1,52

2,53

1,5 1,61,9 2

2,5

Número medio de chips basados en un procesador ARM que son usados en cada teléfono móvil

0,95

0,05

ARMResto

El 95% de los teléfonos móviles del mundo contienen algún chip

basado en un procesador de ARM


¿Por qué se se venden tantos procesadores ARM?

El equilibrio PPA de los procesadores ARM ha sido la clave de su éxito en los dispositivos móviles.

Actualmente ARM está empezando a abordar otros mercados: electrodomésticos, infotaiment, servidores, etc.


Contenidos

Motivación






Acorn Computers

Fabricaba computadoresdomésticos muy popularesen el Reino Unido

Acorn BBC Micro (1981) Acorn Electron (1983)

En 1983 decidieron diseñarun nuevo procesador, elARM (Acorn RISC Machine),para competir con los PC,aunque sin mucho éxito

Objetivo: Un procesadorcon prestaciones más queaceptables en PCs de bajocoste

Acorn Archimedes (1987)ARM2 (8MHz)0.5 MIPS / MHz30 000 transistores133.3 MIPS / Mtrans

IBM Personal System 2 (1987)Intel 386DX (33MHz)0.35 MIPS/MHz275 000 transistores41.45 MIPS / Mtrans

1.4 veces más paralelo

9.2 veces más transistores

3.2 veces más eficiente


ARM LTD

En 1990 Apple buscaba un procesador RISC de altas prestaciones, bajo consumo y bajo coste para un nuevo tipo de dispositivo, el primer PDA

Apple y el equipo de desarrollo de los ARM de Acorn se unieron para fundar Advanced RISC Machines LTD

Nuevo modelo de negocio: Vender los derechos para fabricar sus procesadores

Apple Newton (1993)

ARM610 (ARMv3)20 Mhz0.85 MIPS/MHz 35000 transistores

DEC StrongARM (1996)

SA-110 (ARMv4) 233MHz233 DMIPS 1 DMIPS/MHz2.5 Mtrans 93.2 MIPS/M trans1 Watt 233 MIPS/Watt

<

Intel Pentium 200MHz (1996) 333 MIPS 1.67 MIPS/MHz3.3 Mtrans 101 MIPS / M trans6.5 Watt 51.23 MIPS / Watt

× 4.5

× 1.67


Intel 80286 (1982)134×103 transistores12 Mhz, 68,7 mm2

Evolución de los procesadores para PCs

Intel 80386 (1985)275×103 transistores

33 Mhz, 104 mm2

Intel Pentium (1993)3.1×106 transistores66 Mhz, 264 mm2

Intel Pentium II (1997)7.5×106 transistores300 Mhz, 209 mm2

Intel Pentium III (1999)28×106 transistores733 Mhz, 140 mm2

Intel Pentium 4 (2000)42×106 transistores1.5 Ghz, 224 mm2

Notable mejora de las prestaciones, sin cuidar demasiado el consumo o el área del procesador


ARM ha ido mejorando en otra dirección

800 veces más eficiente energéticamente

500 veces más pequeño


Aunque tampoco ha descuidado la mejora de prestaciones


Los procesadores ARM tienen arquitectura RISC

CISC (60's)

Instrucciones complejasque requieren múltiples ciclos

Diferentes formatos y tamaños de instrucción,difíciles de decodificar, microcódigo

Muchas instruccionespueden acceder a datos en memoria

Las instruccionesse ejecutan de una en una

Pocos registros de propósito general

RISC (80's)

Instrucciones sencillasque sólo requieren un ciclo

Formato fijo, decodificación y modos de direccionamiento sencillos, sin microcódigo

Sólo los LOADS y STORESpueden acceder a datos en memoria

Usa segmentación de cauce parasolapar la ejecución de instrucciones

Muchos registros de propósito general

Objetivos: Programación en ensamblador, códigos compactos

Objetivos: Generación automática de código, mejorar las prestaciones

El código tiende a ser más compacto El código tiende a ocupar más memoria


Mejoras de ARM a la arquitectura RISC para Sistemas Empotrados

Tiempo de ejecución variable para ciertas instrucciones: Load-Store-múltiple

▪ Aumenta la densidad de código, ya que se usa en todas las funciones para meter y sacar registros en la pila ▪ Su tiempo de ejecución depende del número de registros transferidos y de si las direcciones son consecutivas

Ejecución condicional de instrucciones: ▪ Aumenta la densidad de código ▪ Mejora las prestaciones al evitar muchos saltos condicionales

Uso de un desplazador de bloques en una de las entradas de la ALU:

▪ Genera constantes de 32 bits a partir de un operando inmediato que se desplazará antes de entrar a la ALU ▪ Se aumentan las prestaciones y la densidad de código

Modos de ejecución Thumb y Jazelle:

▪ Thumb es un repertorio de instrucciones de 16 bits. Mejora la densidad de código sobre el 30% ▪ Jazelle permite ejecutar bytecodes de Java directamente por el procesador (sin máquina virtual)

Adición de instrucciones específicas: ▪ Instrucciones específicas para aplicaciones multimedia, DSP, FP, seguridad, etc. ▪ Mejoran las prestaciones de ciertos algoritmos muy usados en aplicaciones actuales


Contenidos

Motivación





Clásicos Cortex-M Cortex-R Cortex-A


Familias de procesadores de ARM

Procesadores más que probados y muy baratos para aplicaciones muy sensibles al coste

Tienen una buena eficiencia energética para sistemas empotrados

Acortan el time-to-market. Mucha documentación, herramientas, …

Se siguen vendiendo miles de millones cada año


ARM7

ARM7TDMI(-S)

Arquitectura: ARMv4TCaracterísticas: Pipeline de 3 etapas, modo de ejecución Thumb, soporte para

Depuración, Multiplicador hardware, ICE. Hay versionesSintetizables

Prestaciones: 0.9 DMIPS / MhzConsumo: 0.8 mW / Mhz

Lanzamiento: 1994Objetivos: Teléfonos móviles, agendas, impresoras, cámaras, PDAs, …Tecnología: 800 nanómetros, 33 MHz

ARM7EJ-S

Arquitectura: ARMv5TEJCaracterísticas: Pipeline de 5 etapas, añade Enhanced DSP y modo de ejecución

JazellePrestaciones: 1 DMIPS / MHzConsumo: 1.5 mW / Mhz


Comparativas de los ARM7 con procesadores de Intel de la época

Prestaciones (MIPS)0

50

100

150

200

Frecuencia (MHz)0

20406080

100120

Eficiencia (MIPS/W)0

20406080

100120140

Paralelismo (MIPS/MHz)0

0,5

1

1,5

2

Consumo (W)0

1

2

3

4

5

ARM7TDMI (1994, 800 nm, Orientado a sistemas empotrados)

Intel 486DX4 75 (1994, 600 nm, orientado a PC/Servidores)

Intel 486SL (1993, 800 nm, versión de bajo consumo del 486DX para portátiles)

Intel Pentium 100 (1994, 600 nm, orientado a PC/Servidores)

12% más MIPSque el 486SL consumiendo 4 veces menos


Evolución del proceso de fabricación del ARM7TDMI

250 nm 180 nm 130 nm 65 nm0

100

200

300

400Frecuencia (MHz)

250 nm 180 nm 130 nm 65 nm0

50100150200250300350

Prestaciones (MIPS)

250 nm 180 nm 130 nm 65 nm0

102030405060

Consumo (mW)

250 nm 180 nm 130 nm 65 nm0

0,20,40,60,8

11,2

Área (mm2)

250 nm 180 nm 130 nm 65 nm0

0,2

0,4

0,6

0,8

1Prestaciones (MIPS/MHz)

250 nm 180 nm 130 nm 65 nm0

10

20

30

40Eficiencia (MIPS/mW)


Aplicaciones del ARM7

Nintendo Gameboy Advance (2001)Consola de videojuegos

Apple iPod (2001)Reproductor multimedia

Nokia 3300 (2003)Teléfono móvil

Ramos RM970 PMP (2007)Reproductor multimedia

Allerta inPulse (2011)Smartwatch

Kodak EasyShare LS753 (2004)Cámara


ARM9

ARM946E-S (1999)

Arquitectura: ARMv5TETecnología: 250 nanómetros, 160 MHzCaracterísticas: Pipeline de 5 etapas, arquitectura Harvard, MPU, TCMs, Thumb,

soporte para Depuración, Enhanced DSP, SintetizablePrestaciones: 1.1 DMIPS / MhzConsumo: 2.5 mW / Mhz

Lanzamiento: 1997Objetivos: Teléfonos móviles, buscas, smartphones, decodificadores de TV, ...

ARM926EJ-S (2000)

Arquitectura: ARMv5TEJTecnología: 180 nanómetros, 200 MHzCaracterísticas: Cambia la MPU por MMU, mejora el repertorio Enhanced DSP

y añade el modo de ejecución JazellePrestaciones: 1.1 DMIPS / MHzConsumo: 1.5 mW / Mhz


Comparativas de los ARM9 con procesadores de Intel de la época

Prestaciones (MIPS)0

50010001500200025003000

Frecuencia (MHz)0

500

1000

1500

2000

Eficiencia (MIPS/W)0

200

400

600

800

Paralelismo (MIPS/MHz)0

0,51

1,52

2,53

Consumo (W)0

10

20

30

40

ARM946E-S (1999, 250 nm)

ARM926EJ-S (2000, 180 nm)

Intel Pentium 4 (2000, 180 nm)

Intel Mobile Pentium III con Speed Step Technology (2000, 180 nm)

Aunque no son tan potentes como los de Intel, su eficiencia energética es notablemente superior


Evolución del proceso de fabricación del ARM926EJ-S

180 nm 130 nm 90 nm0

100

200

300

400

500Frecuencia (MHz)

180 nm 130 nm 90 nm0

100200300400500600

Prestaciones (MIPS)

180 nm 130 nm 90 nm0

200

400

600

800Consumo (mW)

180 nm 130 nm 90 nm01234567

Área (mm2)

180 nm 130 nm 90 nm0

0,20,40,60,8

11,2

Prestaciones (MIPS/MHz)

180 nm 130 nm 90 nm0

0,5

1

1,5

2

2,5Eficiencia (MIPS/mW)

ARM926EJ-S (Diseño optimizado para maximizar las prestaciones)

ARM926EJ-S (Diseño optimizado para minimizar el área)



Nintendo DS (2004)Consola de videojuegos

HTC TyTN (2006)Teléfono móvil 3G

Canon EOS 5D Mark II (2008)Cámara

LG Arena (2009)Smartphone

Hero H2000 (2011)Smartphone chino Dual-sim

Archos 7 (2010)Tablet


ARM11

ARM1136J(F)-S (2002)

Arquitectura: ARMv6Tecnología: 130 nanómetros, 533 MhzCaracterísticas: Pipeline de 8 etapas, MMU, Extensiones SIMD para multimedia,

TCMs, Thumb, Jazelle, Enhanced DSP, Sintetizable, Opción deVFP

Prestaciones: 1.13 DMIPS / MhzConsumo: 0.38 mW / Mhz

Lanzamiento: 2002Objetivos: Cámaras digitales, smartphones, e-book readers, media centers, ...

ARM1176JZ(F)-S (2004)

Arquitectura: ARMv6KZTecnología: 130 nanómetros, 550 MhzCaracterísticas: Añade la tecnología de seguridad TrustZone y soporte básico para

Adobe FlashPrestaciones: 1.25 DMIPS / MHz


Comparativa entre ARM11 y ARM9

180 130 90 65 400

200400600800

10001200

Frecuencia

nm

MH

z

180 130 90 65 400

500

1000

1500Prestaciones

nm

MIP

S

180 130 90 65 400

200

400

600

800Consumo

nm

mW

180 130 90 65 400

2

4

6

8Área

nm

mm

2

180 130 90 65 401

1,051,1

1,151,2

1,251,3

Prestaciones

nm

MIP

S/M

Hz

180 130 90 65 400

5

10

15Eficiencia

nm

MIP

S/m

W

ARM1176ZF-S (Geometría TSMC 65LP)

ARM1176ZF-S (Geometría TSMC 65GP)

ARM1176ZF-S (Geometría TSMC 40G)

ARM926EJ-S (Diseño optimizado para maximizar las prestaciones)

ARM926EJ-S (Diseño optimizado para minimizar el área)

Hasta 2,4 veces más potenteHasta 5,5 veces más eficiente



Apple iPhone 3G (2008)

Smartphone

Amazon Kindle 2 (2009)Lector de e-books

Mobinova Elan (2009)Netbook

iRobot aPad (2010)Clon chino del iPad

Nokia X7 (2011)Smartphone

Nintendo 3DS (2011)Consola de videojuegos


Contenidos

Motivación








Cores extremadamente sencillos con el mínimo consumo posible para microcontroladores


ARM Cortex-MLanzamiento: 2004Objetivos: Lograr más prestaciones a menor precio

Conectividad, reutilización de código y eficiencia energética.Aplicaciones: Electrodomésticos, automoción, Internet de las cosas, control, …Características: Pipeline de 3 etapas, ejecución determinista, muy bajo consumo,

código muy denso (Thumb-2), interrupciones con muy bajalatencia

Aplicaciones de 8/16 bitsBajo coste y sencillez0.9 DMIPS/MHz

Aplicaciones de 16/32 bitsPrestaciones y eficiencia energética1.25 DMIPS/MHz

Aplicaciones 32 bits/DSPProcesado de señales eficiente1.25 DMIPS/MHz

Optimizado para FPGALas prestaciones dependen de la FPGA y del proceso de síntesis

Predicción de saltosMPU

Predicción de saltosMAC, SIMD, FPU, MPU


Tecnología

Mejor eficiencia energética

- Funcionamiento a baja frecuencia conperiodos de actividad más cortos

- Soporte HW de los modos de reposo

Thumb-2

- Logra un código hasta 3 veces más denso queel de los MCUs de 8 bits

- Reduce los requerimientos de memoria RAM delsistema (sistemas más baratos)

- Aprovecha mejor la memoria FLASH

Mejores prestaciones

- Más prestaciones por Mhz que los MCUs típicos


Comparativa entre Cortex-M y ARM7TDMI

Realmente, las prestaciones y la eficiencia son mejoresDhrystone no usa las extensiones SIMD ni las instrucciones MAC del Cortex-M4

Cortex-M3 (90 nm, Diseño optimizado para minimizar el área)

Cortex-M4 (65 nm, Diseño optimizado para maximizar las prestaciones)

Cortex-M4 (65 nm, Diseño optimizado para minimizar el área)

ARM7TDMI (65 nm)

Cortex-M3 (90 nm, Diseño optimizado para maximizar las prestaciones)

Área (mm2)0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Frecuencia (MHz)0

100

200

300

400

Consumo (mW)05

1015202530

Prestaciones (DMIPS/MHz)0

0,20,40,60,8

11,21,4

Prestaciones (DMIPS)0

100

200

300

400

Eficiencia (DMIPS/mW)0

10

20

30

40


Aplicaciones de los Cortex-M

Bosch Tassimo (2010)Cafetera. Cortex-M3

Electrodomésticos: Smart grid:

e-health:Web of things:

Itron Openway Centron(2009) Smart meter

Cortex-M3


Contenidos

Motivación








Ejecución determinista, altas prestaciones y bajo consumo para aplicaciones con restricciones fuertes de tiempo real


ARM Cortex-R

Lanzamiento: 2006Objetivos: Altas prestaciones para sistemas empotrados con restricciones

de tiempo realCaracterísticas: Superescalar, ejecución determinista, MPU, Thumb-2,

memorias RAM con paridad y ECC


Comparativa entre Cortex-R4 y los procesadores clásicos de ARM

ARM1176ZF-S (65 nm, Geometría TSMC 65GP)

Cortex-R4 (65 nm, Diseño optimizado para maximizar las prestaciones)

Cortex-R4 (65 nm, Diseño optimizado para minimizar el consumo)

ARM926EJ-S (90 nm, Diseño optimizado para maximizar las prestaciones)

ARM926EJ-S (90 nm, Diseño optimizado para minimizar el área)

Área (mm2)0

0,5

1

1,5

2

2,5

Cortex-R4 (65 nm, Diseño optimizado para minimizar el área)

Frecuencia (MHz)0

200

400

600

800

1000

Consumo (mW)0

50

100

150

200

250


0,5

1

1,5

2


200400600800

10001200


5

10

15

20


Comparativa entre los diferentes Cortex-R





Área (mm2)0

1

2

3

4

5

6

Frecuencia (MHz)0

200

400

600

800

1000

1200

Consumo (mW)0

100

200

300

400

500


1000

2000

3000

4000

5000


10121416


1

2

3

4

5


Aplicaciones de los Cortex-R

• Banda ancha móvil

LTE-A, WiMax, HSDPA

• Almacenamiento

Controladores de HDD y SSD

• Empresa

Impresoras multi-función, fotocopiadoras

• Automoción

Control de airbags, ABS, estabilidad, motor, etc.

• Dispositivos médicos• Hogar

TV Digital, BlueRay. …


Contenidos

Motivación








Altas prestaciones para dispositivos móviles con sistema operativo y conexión a Internet

Opción de coma flotante (VPN) y extensiones multimedia (NEON)

Versiones multi-core de hasta 4 cores


Aplicaciones: Dispositivos con un SO completo y aplicaciones de usuario

Cortex-A5 (2009)Aplicaciones: Pensado para reemplazar a los ARM9 y ARM11. Mejores prestaciones y

todas las características de la arquitectura ARMv7A con un consumo mínimoPrestaciones: 1.57 DMIPS / Mhz por core (hasta 4 cores, hasta 1GHz)Consumo: 0.08 – 0.12 mW / Mhz (según se optimice para consumo o prestaciones)

ARM Cortex-A

Cortex-A8 (2006)Aplicaciones: Prestaciones, bajo consumo y conectividad (Smartphones, tablets, netbooks)Prestaciones: 2 DMIPS / Mhz (superescalar, no hay versión multi-core, hasta 1GHz)Consumo: 0.45 mW / MHz

Cortex-A9 (2008)Aplicaciones: Altas prestaciones con un consumo muy reducidoPrestaciones: 2.5 DMIPS / Mhz (superescalar, hasta 4 cores, hasta 2GHz)Consumo: 0.48 – 0.95 mW / Mhz (según se optimice para consumo o prestaciones)

Cortex-A15 (¿2013?)Aplicaciones: Dispositivos móviles de muy altas prestaciones, servidores de bajo consumoPrestaciones: 2.5 DMIPS / Mhz (superescalar, virtualización, 4 cores por cluster, 2 clusters

por chip, hasta 2.5GHz)


Comparativa entre Cortex-A5 y los procesadores clásicos de ARM

ARM1176ZF-S (65 nm, Geometría TSMC 65GP)

Cortex-A5 (40 nm, Geometría TSMC 40G, 1 core)

ARM926EJ-S (90 nm, Diseño optimizado para maximizar las prestaciones)

Área (mm2)0

0,5

1

1,5

2

2,5

Frecuencia (MHz)0

200

400

600

800

1000

1200

Consumo (mW)0

50

100

150

200

250


0,5

1

1,5

2


500

1000

1500

2000


5

10

15

20

25

Notable mejoría de las prestaciones y disminución del consumo


Comparativa entre los Cortex-A e Intel Atom

Intel Atom 330 (45 nm, dual-core)

ARM Cortex-A9 (40 nm, optimizado para mejorar las prestaciones, dual-core)

ARM Cortex-A5 (40 nm, optimizado para mejorar las prestaciones, 1 core)

ARM Cortex-A8 (65 nm, optimizado para mejorar las prestaciones, 1 core)

Frecuencia (MHz)0

500

1000

1500

2000

2500

Consumo (W)0

2

4

6

8

10



2000400060008000

1000012000


5

10

15

20

25

El Cortex-A9 es 1,5 veces más potente que el Intel Atom 330 consumiendo 4 veces menos


Aplicaciones de los ARM Cortex-A

Apple iPhone 4 (2010)Smartphone

Apple A4 (Cortex-A8)

Barnes & Noble Nookcolor (2010)e-reader

Texas Instruments OMAP3621 (Cortex-A8)

Apple iPad 2 (2011)Tablet

Apple A5 (Dual Cortex-A9)

Samsung Galaxy SII (2011)Smartphone

S5PV310 Exynos 4210 (Dual Cortex-A9)


Contenidos

Motivación






Sistema basado en PCB

Formado a partir de microchips que se ensamblan e interconectan mediante un circuito impreso en una placa

System on Chip

Formado a partir de componentes (cores IP) interconectados en el diseño del propio chip

Los cores IP pueden ser propios o licenciados de otras compañías

Sistemas-en-un-Chip (SoC)


Componentes típicos de in SoC

Resto de componentes (dependientes de la aplicación):

Bus de interconexión:

Propietarios: ARM AMBA, IBM CoreConnect, Altera Avalon, ...Abiertos: OpenCores Wishbone

Procesador:

Hard cores: ARM, MIPS, PowerPC, …Soft cores: Xilinx Microblaze, Altera Nios II, ...

En los dispositivos móviles multimedia:

Procesador de Gráficos 3D: Para los juegos, interfaz de usuario, etc.Procesador de imagen: para gestionar las imágenes capturadas por la

cámaraProcesador de Vídeo: Soporte HW para los códecs de compresión y

descompresión habitualesControladores para los dispositivos habituales: HDMI, touch-screen,

tarjetas de memoria, USB, Wi-Fi, Bluetooth, GPS, etc.


Tipos de licencias:

Licencias de ARM

Licencia de implementación:

Lo que realmente se compra es el core IP el procesador (hard o soft).

Ejemplos: TI, NXP, Freescale, Samsung, Apple, LG, Broadcom, …

Licencia de la Arquitectura:

Se compran los derechos para fabricar un chip que tenga un ISA deARM

Ejemplos: Qualcomm (Snapdragon), Marvell (Armada), nVidia (Tegra 2)

ARM no fabrica ni vende procesadores, sólo los diseña y vende los derechos para su fabricación

Otras empresas licencian el core para que forme parte de sus chips


Licencias de ARM


Contenidos

Motivación






Ejemplo: nVidia Tegra2

Nvidia Tegra 250 T20 (40 nm, 2010)8 procesadores independientes

260 millones de transistores49 mm2, 500 mW


Componentes del Tegra 250 T20

Procesador de Gráficos 3D: Ultra-Low Power nVidia GeForce GPU a 333MHz 8 núcleos, totalmente programable (OpenGL ES 2.0, OpenVG 1.1, EGL 1.4)

Procesadores: ARM Cortex-A9 (sin NEON) dual core a 1 Ghz (aplicaciones)ARM7 (ahorro de energía en la reproducción de audio y vídeo))

Procesador de Imagen:Cámara primaria (12MP), cámara secundaria (5MP), zoom digital hasta 16X, estabilizaciónde imagen, compresión/descompresión JPEG, autofocus, filtrado de imagen

Procesador decodificador de Vídeo (HD): H.264, VC-1 AP, MPEG2, MPEG-4, DivX 4/5,XviD HT, H.263, Theora, VP8, WMV, Sorenson Spark, Real Video, VP6

Procesador de Audio:Decodificación: AAC-LC, AAC+, EAAC+, MP3, MP3 VBR, WAV/PCM, AMR-NB, AMR-WB,

BSAC, MPEG-2 Audio, Vorbis, WMA 9, WMA Lossless, WMA ProCodificación: AAC LC, AAC+, EAAC+, PCM/WAV, AMR-NB, AMR-WB

Controlador de pantalla dual:HDMI 1.3 (1920x1080), LCD (1920x1080), CRT (1600x1200)

Procesador codificador de Vídeo (HD): H.264, MPEG4, H.263, VP8


Aplicaciones del Tegra2

LG Optimus 2X (2011)Smartphone

Motorola Xoom (2011)Tablet

Motorola Atrix 4G (2011)Smartphone

Asus/Pegatron Neo (2010)Smartbook

Full HD. Autonomía de 24h con la Wi-Fi activa


Ejemplo: Texas Instruments OMAP4

TI Omap4430 (45 nm, 2011)9 procesadores independientes


Susbsistema DSP: TI C64xApoyo al procesado de audio y vídeo y soporte para futuros codecs

Subsistema de pantallaHasta 2 pantallas LCD y 1 HDMI

Procesador codificador de Vídeo (HD): H.264, MPEG4, H.263, VP8

Subsistema Imágenes:Captura de imágenes (16MP) y vídeo (Full HD), zoom digital hasta 16X, estabilizaciónde imagen, compresión/descompresión JPEG, autofocus, filtrado de imagen, ...

Componentes del OMAP4430

Subsistema de Gráficos 2D/3D: Imagination Tech. PowerVR SGX544 a 304 MHzTotalmente programable (MS DirectX 9.0, OpenGL 2.1, OpenGL ES 1.1 & 2.0,OpenVG 1.1 y OpenCL 1.1).Codificación y decodificación de H.264, H.263, MPEG-4 (SP), WMV9 y JPEG

Procesadores: 1 ARM Cortex-A9 dual core a 1 Ghz (para las aplicaciones)2 ARM Cortex-M3 (para el RTOS, y apoyo al ISP)

Subsistema de codificación y decodificación de Vídeo (HD): IVA HDMPEG-1/-2/-4, Divx, Sorenson Spark (decod.), H.263, H.264, Video estereoscópico, JPEGVC-1 SP/MP/AP, AVS-1.0, RealVideo 8/9/10 (decod.), On2 VP6.2/VP7 (decod.)Contiene otros dos ARM968E-S (apoyo a la secuenciación de vídeo y control de DMA)

Subsistema de detección de caras


Aplicaciones del OMAP4

Archos 101 G9 (2011)Tablet

Blackberry Playbook (2011)Tablet 4G

Motorola Droid 3 (2011)Smartphone

LG Optimus 3D (2011)Smartphone


Ejemplo: Qualcomm Snapdragon

Procesador: Qualcomm Scorpion dual a 1.2 Ghz

Snapdragon MSM8660 (45 nm, 2010)850 mW, controlador 3G integrado

GPU: Qualcomm Adreno 220

Cámara principal (13MP),cámara secundaria (1MP)

Adobe Flash, OpenGL ES 2.0, OpenGL ES 1.1, OpenVG 1.1, EGL 1.3, Direct3D Mobile, SVGT 1.2, Direct Draw y GDI

Codificación y decodificación de vídeo HD

Reproducción de vídeo 3D por HDMI

DSP (600 MHz): Procesamiento de Audio (Dolby 5.1)


Aplicaciones del Snapdragon

HTC Flyer (2011)Tablet

HP TouchPad (2011)Tablet

HTC Thunderbolt (2011)Smartphone 4G LTE

Sony Ericsson Xperia Play (2011)Smartphone


Ejemplo: Apple A5

Apple iPad 2 (2011)Tablet

ARM Cortex-A9

Apple A5 (45 nm,122 mm2, 2011)ARM Cortex-A9 dual core 1GHzGPU: Imagination Technologies PowerVR SGX 543MP2 GPU (2 cores)


Samsung Exynos 4210 (Orion)

Samsung Exynos 4210 (45 nm, 2011)ARM Cortex-A9 dual core 1.2GHz

GPU: ARM Mali 400MP (4 cores, Full HD)Samsung Galaxy SII (2011)Smartphone


Comparativa (PowerVR, GeForce ULP Adreno 220)


Para saber más

• Historia de los procesadores ARM:– Ken Polson. Chronology of Microprocessors. http://processortimeline.info/

– C. Atack y A. van Someren. The history of the ARM CPU. http://www.ot1.com/arm/armchap1.html

– Markus Levy. The History of The ARM Architecture: From Inception to IPO. Information Quarterly, 4(1). From Acorns to Mighty Oaks. Commemorating the 20th Anniversary of the ARM Architecture, 2005. http://www.reds.ch/share/cours/ReCo/documents/TheHistoryOfTheArmArchitecture.pdf

– Nota de prensa. ARM announces new higher performance, low power ARM9 processor architecture. http://bwrc.eecs.berkeley.edu/CIC/announce/1997/arm9.annc.html

– Nota de prensa. ARM11 Readied for Action. http://www.theregister.co.uk/2002/10/15/

– Sir Robin Saxby. Semiconductors + Software Enable Exciting Lifestyles. http://www.docstoc.com/docs/78265677/

– ARM. Annual Reports and Accounts. http://www.arm.com/annualreport10/

• Familias y arquitecturas de los procesadores ARM:– ARM. ARM Processors. http://www.arm.com/products/processors/

– Wikipedia. ARM Architecture. http://en.wikipedia.org/wiki/ARM

http://processortimeline.info/

http://www.ot1.com/arm/armchap1.html

http://www.reds.ch/share/cours/ReCo/documents/TheHistoryOfTheArmArchitecture.pdf

http://bwrc.eecs.berkeley.edu/CIC/announce/1997/arm9.annc.html

http://www.theregister.co.uk/2002/10/15/

http://www.docstoc.com/docs/78265677/

http://www.arm.com/annualreport10/

http://www.arm.com/products/processors/

http://en.wikipedia.org/wiki/ARM


Para saber más

• ARM7:– ARM. ARM7TDMI (Rev 3) Core Processor. Product Overview.

http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.dvi0027b/

– ARM. ARM7 Thumb Family. http://saluc.engr.uconn.edu/refs/processors/arm/arm7_family.pdf

– ARM. ARM7TDMI Datashet. http://www.eecs.umich.edu/~panalyzer/pdfs/ARM_doc.pdf

– Simon Segars. ARM7TDMI Power Consumption. IEEE Micro, 15(5):12-19, 1997.

• ARM9:– ARM. ARM946E-S (Rev 1) Core Processor. Product Overview.


– ARM. ARM9E-S Thumb Family. http://saluc.engr.uconn.edu/refs/processors/arm/ARM9E-S.pdf

– ARM. ARM926EJ-S Featuring Jazelle Technology. http://www.jp.arm.com/naviweb/pdf/ARM926ejs_en.pdf


http://saluc.engr.uconn.edu/refs/processors/arm/arm7_family.pdf

http://www.eecs.umich.edu/~panalyzer/pdfs/ARM_doc.pdf


http://saluc.engr.uconn.edu/refs/processors/arm/ARM9E-S.pdf

http://www.jp.arm.com/naviweb/pdf/ARM926ejs_en.pdf


Para saber más• ARM11:

– ARM. ARM11 Processor Family. http://www.arm.com/products/processors/classic/arm11/

– ARM. ARM1136JF-S and ARM1136J-S Technical Reference Manual. http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0211k/

– ARM. ARM1176JZ-S Technical Reference Manual. http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0333h/

• ARM Cortex:– ARM. Cortex-M series processors.

http://www.arm.com/products/processors/cortex-m/http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.set.cortexm/

– ARM. Cortex-R series processors.http://www.arm.com/products/processors/cortex-r/http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.set.cortexr/

– ARM. Cortex-A series processors.http://www.arm.com/products/processors/cortex-a/http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.set.cortexa/http://www.embedinfo.com/en/ARM_Cortex-list.asp?id=15

http://www.arm.com/products/processors/classic/arm11/

http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0211k/

http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.ddi0333h/

http://www.arm.com/products/processors/cortex-m/

http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.set.cortexm/

http://www.arm.com/products/processors/cortex-r/

http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.set.cortexr/

http://www.arm.com/products/processors/cortex-a/

http://infocenter.arm.com/help/topic/com.arm.doc.set.cortexa/

http://www.embedinfo.com/en/ARM_Cortex-list.asp?id=15


Para saber más• SoC:

– Special Issue de IEEE Micro en Systems on a Chip: The Next Electronic Design Frontier. IEEE Micro, 22(5), 2002.

– Wikipedia. System-on-a-Chip. http://en.wikipedia.org/wiki/System_on_chip

• ARM AMBA:– ARM. AMBA Open Specifications.

http://www.arm.com/products/system-ip/amba/amba-open-specifications.php

– Wikipedia. Advanced Microcontroller Bus Architecture. http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Microcontroller_Bus_Architecture

• nVidia Tegra2:– nVidia. Tegra 2. http://www.nvidia.com/object/tegra-2.html

– Wikipedia. nVidia Tegra. http://en.wikipedia.org/wiki/Nvidia_Tegra

– Anand Lal Shimpi. NVIDIA Introduces dual Cortex A9 based Tegra 2. http://www.anandtech.com/show/2911/

– Cyril Kowaliski. Tegra 2 debuts, runs Unreal Engine 3. http://techreport.com/discussions.x/18254

– Brian Klug & Anand Lal Shimpi. LG Optimus 2X & NVIDIA Tegra 2 Review: The First Dual-Core Smartphone. http://www.anandtech.com/show/4144/

–

http://en.wikipedia.org/wiki/System_on_chip

http://www.arm.com/products/system-ip/amba/amba-open-specifications.php

http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Microcontroller_Bus_Architecture

http://www.nvidia.com/object/tegra-2.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Nvidia_Tegra

http://www.anandtech.com/show/2911/

http://techreport.com/discussions.x/18254



Para saber más

• Texas Instruments OMAP4:– Wikipedia. Texas Instruments OMAP.

http://en.wikipedia.org/wiki/Texas_Instruments_OMAP

– Texas Insruments. OMAP4430 Multimedia Device Silicon Revision 2.x. Technical Reference Manual, 2011.

• Apple A5:– Paul Boldt and Don Scansen. A5: All Apple, part mystery.

http://www.eetimes.com/electronics-news/4215094

– Anand Lal Shimpi, Brian Klug & Vivek Gowri. Apple iPad 2 Preview. http://www.anandtech.com/show/4215/

– Anand Lal Shimpi. Apple iPad 2 GPU Performance Explored: PowerVR SGX543MP2 Benchmarked. http://www.anandtech.com/show/4216/

• PowerVR:– Imagination Technologies. SGX Series5 Graphics IP Core Family.

http://www.imgtec.com/powervr/sgx_series5.asp

http://en.wikipedia.org/wiki/Texas_Instruments_OMAP

http://www.eetimes.com/electronics-news/4215094



http://www.imgtec.com/powervr/sgx_series5.asp


Para saber más

• Qualcomm Snapdragon:– Qualcomm. Snapdragon. http://www.qualcomm.com/snapdragon

– Qualcomm. Snapdragon Mobile Development Platform. http://developer.qualcomm.com/dev/development-devices/snapdragon-mdp

– Wikipedia. Snapdragon (System on Chip). http://en.wikipedia.org/wiki/Snapdragon_(System_on_Chip)

– bSquare. Snapdragon Mobile Development Platform MSM8860. http://developer.qualcomm.com/sites/default/files/snapdragon-mdp-8660.pdf

– Linley Gwennap. Two-Headed Snapdragon Takes Flight. Qualcomm Samples Dual-CPU Mobile Processor at 1.2GHzA. Microprocessor Report, Julio 2010. http://www.qualcomm.com/documents/linley-report-dual-core-snapdragon

– Brian Klug. Dual Core Snapdragon GPU Performance Explored - 1.5 GHz MSM8660 and Adreno 220 Benchmarks. http://www.anandtech.com/show/4243/

– Wikipedia. Imageon. http://en.wikipedia.org/wiki/Imageon

– Qualcomm. Adreno Graphics Processors. http://developer.qualcomm.com/dev/gpu/processors

http://www.qualcomm.com/snapdragon

http://developer.qualcomm.com/dev/development-devices/snapdragon-mdp

http://en.wikipedia.org/wiki/Snapdragon_(System_on_Chip

http://developer.qualcomm.com/sites/default/files/snapdragon-mdp-8660.pdf

http://www.qualcomm.com/documents/linley-report-dual-core-snapdragon


http://en.wikipedia.org/wiki/Imageon

http://developer.qualcomm.com/dev/gpu/processors


Para saber más

• Samsung Exynos 4210:– Samsung. Samsung Orion.

http://www.samsung.com/global/business/semiconductor/support/brochures/ downloads/systemlsi/Orion.pdf

– Anand Lal Shimpi. Going Out of Order: Samsung Announces Orion Cortex A9 SoC. http://www.anandtech.com/show/3901/

– Samsung. Exynos 4210. http://www.samsung.com/global/business/semiconductor/productInfo.do?fmly_id=844&partnum=Exynos%204210

– Anand Lal Shimpi & Brian Klug. Samsung's Galaxy S II Preliminary Performance: Mali-400MP Benchmarked. http://www.anandtech.com/show/4177/

• ARM Mali:– ARM. Mali-400 MP. http://www.arm.com/products/multimedia/mali-graphics-

hardware/mali-400-mp.php

http://www.samsung.com/global/business/semiconductor/support/brochures/



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