Blackfin - семейство 16- или 32-разрядных микропроцессоров, разработанных, изготовленных и продаваемых компанией Analog Devices. Процессоры имеют встроенную функциональность цифрового сигнального процессора (DSP) с фиксированной точкой, обеспечиваемую 16-разрядными умножителями (MAC), которые встроены в микросхему с помощью небольшого микроконтроллера. Был разработан для унифицированной архитектуры процессора с низким энергопотреблением, которая может запускать операционные системы, одновременно обрабатывая сложные вычислительные задачи, такие как кодирование видео в реальном времени H.264.
Процессоры Blackfin используют 32-битную модель программирования микроконтроллера RISC в архитектуре SIMD, которая была совместно разработана Intel и Analog Devices, как MSA (Micro Signal Architecture).
Архитектура была анонсирована в декабре 2000 года и впервые продемонстрирована на конференции Embedded Systems в июне 2001 года.
Он включает аспекты старой архитектуры SHARC от ADI и архитектуры XScale от Intel в одно ядро, сочетая функции цифровой обработки сигналов (DSP) и микроконтроллера. Существует много различий в базовой архитектуре между Blackfin / MSA и XScale / ARM или SHARC, но комбинация была разработана для повышения производительности, программируемости и энергопотребления по сравнению с традиционными архитектурами DSP или RISC.
Архитектура Blackfin включает в себя различные модели процессоров, каждая из которых предназначена для определенных приложений.
Основные особенности
То, что считается черным «ядром», зависит от контекста. Для некоторых приложений функции DSP являются центральными. Blackfin имеет два 16-разрядных аппаратных MAC-адреса, два 40-битных ALU и 40-битный сдвиг ствола. Это позволяет процессору выполнять до трех команд за такт, в зависимости от уровня оптимизации, выполняемого компилятором или программистом. Два вложенных цикла с нулевой окладной нагрузкой и четыре кольцевых буферных DAG (генератора адресов данных) предназначены для написания эффективного кода, требующего меньшего количества инструкций. В других приложениях используются функции RISC, которые включают защиту памяти, различные режимы работы (пользователь, ядро), однокодовые коды операций, кэши данных и команд, а также инструкции для тестирования бит, байта, слова или целочисленного доступа и различные функции on- чип периферийных устройств.
ISA предназначен для высокого уровня выразительности, позволяя программисту (или компилятору) сборки оптимизировать алгоритм для присутствующих аппаратных функций.
Память и DMA
Blackfin использует байтовую адресную карту с плоской памятью. Внутренняя память L1, внутренняя память L2, внешняя память и все регистры управления памятью находятся в этом 32-разрядном адресном пространстве, так что с точки зрения программирования Blackfin имеет архитектуру фон Неймана.
Внутренняя память SRAM L1, работающая на базовой тактовой частоте устройства, основана на архитектуре Гарварда. Память команд и память данных независимы и подключаются к ядру через выделенные шины памяти, предназначенные для более высоких скоростей передачи данных между ядром и памятью L1.
Части команд и данных L1 SRAM могут быть произвольно настроены как кеш независимо.
Некоторые процессоры Blackfin также имеют от 64 КБ до 256 КБ памяти L2. Эта память работает медленнее, чем базовая тактовая частота. Код и данные могут быть смешаны в L2.
Процессоры Blackfin поддерживают множество внешних запоминающих устройств, включая SDRAM, DDR-SDRAM, NOR flash, NAND flash и SRAM. Некоторые процессоры Blackfin также включают в себя интерфейсы массового хранения, такие как ATAPI и SD / SDIO. Они могут поддерживать сотни мегабайт памяти во внешнем пространстве памяти.
В сочетании с базой и системой памяти используется механизм DMA, который может работать между любыми его периферийными устройствами и основной (или внешней) памятью. Процессоры обычно имеют выделенный канал DMA для каждого периферийного устройства, который предназначен для более высокой пропускной способности для приложений, которые могут его использовать, таких как кодирование и декодирование стандартного разрешения (D1) в режиме реального времени.
Функции микроконтроллера
Архитектура Blackfin содержит обычный процессор, память и ввод-вывод, которые можно найти на микропроцессорах или микроконтроллерах. Эти функции позволяют операционным системам.
Все процессоры Blackfin содержат модуль защиты памяти (MPU). MPU обеспечивает стратегии защиты и кэширования во всем пространстве памяти. MPU позволяет Blackfin поддерживать операционные системы, RTOS и ядра, такие как ThreadX, μC / OS-II или NOMMU Linux. Хотя MPU упоминается как блок управления памятью (MMU) в документации Blackfin, Blackfin MPU не обеспечивает преобразование адресов, как традиционный MMU, поэтому он не поддерживает виртуальную память или отдельные адреса памяти для каждого процесса. Вот почему Blackfin в настоящее время не может поддерживать операционные системы, требующие виртуальной памяти, такие как WinCE или QNX.
Blackfin поддерживает три режима работы: супервизор, пользователь и эмуляция. В режиме супервизора все ресурсы процессора доступны из текущего процесса. Однако, когда пользовательский режим, системные ресурсы и области памяти могут быть защищены (с помощью MPU). В современной операционной системе или RTOS ядро обычно работает в режиме супервизора, а потоки / процессы будут выполняться в пользовательском режиме. Если поток выйдет из строя или попытается получить доступ к защищенному ресурсу (память, периферийное устройство и т. Д.), Будет выбрано исключение, и ядро затем сможет отключить повреждающий поток / процесс. Официальное руководство ADI о том, как использовать Blackfin в не-OS-средах, заключается в том, чтобы зарезервировать прерывание с самым низким приоритетом для кода общего назначения, чтобы все программное обеспечение запускалось в пространстве супервизора.
Blackfin использует RISC-подобный набор с переменной длиной строки, состоящий из 16-, 32- и 64-разрядных инструкций. Обычно используемые инструкции управления кодируются как 16-битные коды операций, в то время как сложные DSP и математически интенсивные функции кодируются как 32- и 64-битные коды операций. Эта кодировка с кодовым номером переменной длины предназначена для эквивалентности плотности кода для современных микропроцессорных архитектур.
Функции обработки мультимедиа
Набор команд Blackfin содержит расширения для обработки мультимедиа, которые помогают ускорить операции обработки пикселей, обычно используемые в сжатии видео и алгоритмах сжатия и декомпрессии изображений.
ADI предоставляет собственные программные средства для разработки программного обеспечения. Оригинальная среда VisualDSP ++ по-прежнему поддерживается (ее последняя версия была 5.1.2 в октябре 2014 года, 3 года назад), но приближается к концу жизни и не добавлена поддержка для новых процессоров BF6xx и BF7xx. Новая инструментальная цепочка - это CrossCore Embedded Studio, которая использует обновленные версии одного и того же компилятора и инструментов внутри, но с пользовательским интерфейсом на основе Eclipse CDT. Нет бесплатной версии любого инструмента; однопользовательская лицензия для VisualDSP ++ стоит 3500 долларов США, а CrossCore Embedded Studio - 995 долларов США.
Другие варианты включают MULTI IDE от Green Hills Software, GNU GCC Toolchain для семейства процессоров Blackfin, проект OpenEmbedded, встроенный модуль LabVIEW от National Instruments или Microsoft Visual Studio с использованием программного обеспечения AxiDotNet AxiomFount.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .