XAP 프로세서
XAP processor |
XAP 프로세서는 1994년부터 Cambridge Consults에 의해 개발된 RISC 프로세서 아키텍처입니다.XAP 프로세서는 16비트코어와 32비트코어 패밀리입니다이들 모두 애플리케이션 고유의 집적회로 또는 ASIC 칩 설계에서 사용하기 위한 것입니다.XAP 프로세서는 Bluetooth, ZigBee, GPS, RFID 또는 Near Field Communication 칩을 포함한 센서 또는 무선 애플리케이션용 혼합 신호 집적 회로에 사용하도록 설계되었습니다.일반적으로 이러한 집적회로는 저비용 대용량 제품에 사용되며, 배터리로 구동되며 에너지 소비량이 낮아야 합니다.무선 센서 네트워크나 보청기 등 의료기기 등 XAP 프로세서가 좋은 효과를 발휘하는 다른 어플리케이션이 있습니다.
XAP 소프트 마이크로프로세서는 셀프타임 비동기회선, 1 of 4 부호화,[1] 완전동기회선, FPGA [2]등 몇 가지 온칩 설계 스타일로 구현되어 있습니다.이를 통해 온칩 디자인 스타일을 [1]공평하게 비교할 수 있습니다.
역사
XAP1
최초의 XAP 프로세서는 XAP1로 1994년에 설계되어 캠브리지 컨설턴트의 다수의 무선 및 센서 ASIC 프로젝트에 사용되고 있습니다.이것은 매우 작은 3,000게이트의 하버드 아키텍처로, 16비트 데이터 버스와 온칩 읽기 전용 메모리 또는 ROM에 저장된 프로그램을 실행하기 위한 18비트 명령 버스를 갖추고 있습니다. 데이터와 명령어는 각각 별도의 16비트 주소 버스를 통해 처리됩니다.
XAP2
보다 강력한 XAP2가 1999년부터 개발되어 사용되고 있습니다.또한 Harvard 아키텍처와 16비트 데이터를 사용했으며 플래시 또는 기타 오프칩 메모리의 프로그램 스토리지에 적합한 보다 일반적인 16비트 명령 폭을 채택했습니다.대규모 프로그램은 명령을 위해 24비트 주소 버스에 수용되었고 데이터용 16비트 주소 버스가 있었습니다.XAP2는 인터럽트를 지원하는 12,000 게이트 프로세서와 어셈블리 언어용 C 컴파일러 및 XAPASM 어셈블러를 포함한 소프트웨어 도구 체인입니다.XAP2는 캠브리지 컨설턴트의 ASIC 설계에도 사용됐으며 반도체 지적재산권 핵심(IP코어)으로 다른 반도체 기업에도 공급됐다.
XAP2는 Cambridge Consultants에서 등장한 3개의 팹리스 반도체 회사에 의해 채택되었습니다.CSR plc(Cambridge Silicon Radio)는 휴대폰 및 헤드셋용 블루투스 칩의 주요 공급업체이며 Ember Corporation은 ZigBee 칩의 주요 공급업체이며, Cyan Technology는 XAP2로 구동되는 마이크로 컨트롤러를 공급합니다.그 결과, 다른 라이센스 계약자나 캠브리지 컨설턴트의 ASIC 프로젝트와 조합해, 현재 전 세계에서 10억이 넘는 XAP 프로세서가 사용되고 있습니다.
XAP3
XAP3는 2003년 Cambridge Consultants에서 설계된 실험용 32비트 프로세서입니다.최신 CMOS 반도체 프로세스 기술을 사용하여 저비용, 저에너지 ASIC 구현을 위해 최적화되었습니다.명령어 세트는 GNU GCC가 높은 코드 밀도를 달성하도록 최적화되었습니다.XAP3는 Cambridge Consultants의 프로세서 중 최초로 프로그램과 데이터를 논리적으로 공유하는 주소 공간을 가진 Von Neumann 아키텍처를 사용했습니다.물리적인 프로그램메모리는 플래시 또는 원타임 프로그램 가능한EPROM 또는 SRAM입니다.ASIC 설계는 단일 메모리를 사용하여 심플화되었으며 설계 시 프로그램(명령)과 데이터 간의 분할을 사전에 결정할 필요가 없었습니다.GCC 컴파일러를 사용한 XAP3 명령어 세트는 매우 높은 코드 밀도를 생성했습니다.이것에 의해, 프로그램 메모리의 사이즈가 삭감되어, 칩 유닛 코스트가 삭감되어 에너지 소비량이 삭감되었습니다.
XAP4
2005년에는 XAP3에서 얻은 경험과 ASIC 설계의 진화하는 요건을 고려하여 XAP2를 대체하는 새로운 16비트 프로세서 XAP4가 등장했습니다.XAP4는 프로그램, 데이터 및 주변기기의 총 64kBytes 메모리를 처리할 수 있는 매우 작은 12,000게이트 Von Neumann 버스, 16비트 프로세서 코어입니다.XAP4는 80MHz로 클럭할 때 50Dhrystone MIPS 영역에서 뛰어난 성능과 높은 코드 밀도를 제공합니다.XAP4는 아날로그-디지털 변환기(ADC) 또는 유사한 소스에 의해 캡처된 실제 데이터를 처리할 수 있는 최신 ASIC 또는 마이크로컨트롤러 애플리케이션에서 사용하도록 설계되었습니다.프로세서의 16비트 정수 워드는 32비트 프로세서의 오버헤드를 수반하지 않고 대부분의 ADC의 정밀도를 지원합니다.또한 XAP4는 퍼포먼스와 프로그램 사이즈의 향상을 필요로 하는 어플리케이션에서 8051 등의8비트 프로세서로부터의 이행 경로를 제공하지만 32비트 프로세서의 비용과 오버헤드는 정당화할 수 없습니다.XAP4 레지스터(모두 16비트)는 8 General Purpose, Program Counter, Vector Pointer, FLAGS, INFO, BRKE, 2 Breakpoint입니다.XAP4 명령어는 16비트 및 32비트입니다.XAP4 컴파일 체인은 GNU GCC와 Binutils를 기반으로 합니다.
XAP5
이 아키텍처의 확장 버전은 2006년에 개발이 시작되어 2008년 7월에 발표된 XAP5가 되었습니다.XAP5는 24비트 어드레스 버스를 탑재한 16비트 프로세서로, 메모리에서 최대 16MB의 프로그램을 실행할 수 있습니다.XAP4와 XAP5는 모두 2단계 명령 파이프라인과 함께 구현되어 저주파수로 클럭킹되었을 때 성능을 극대화합니다.이는 프로세서 하드웨어 크기를 최소화하고(XAP5 코어는 18,000 게이트를 사용), 비교적 느리게 클럭되는 설계에 적합하여 ASIC의 동적 소비 전력을 줄이고 액세스 시간이 느린 플래시 또는 OTP 메모리에서 직접 프로그램을 실행할 수 있습니다.XAP5의 일반적인 클럭 속도는 0.13 프로세스에서 16~100MHz 범위입니다.XAP5에는 특별한 설계 기능이 있어 벡터 포인터 및 주소 변환 창을 포함한 플래시에서 프로그램을 실행하는 데 적합합니다.이러한 기능을 조합하면 물리 메모리의 어디에 저장되어 있는지에 관계없이 프로그램을 인플레이스 실행 및 재배치할 수 있습니다.XAP4 레지스터(16비트 및 24비트)는 8 General Purpose, Program Counter, Vector Pointer, FLAGS, INFO, BRKE, 4 Breakpoint입니다.XAP5 명령어는 16, 32 및 48비트입니다.XAP5 컴파일 체인은 GNU GCC와 Binutils를 기반으로 합니다.
XAP6
XAP6는 32비트 프로세서이며 2013년에 출시되었습니다.XAP4 및 XAP5와 같은 타입의 로드스토어 아키텍처를 갖추고 있지만 데이터 및 주소용 32비트 레지스터와 32비트버스가 있어요XAP6a 구현에는 3단계 명령 파이프라인이 있습니다.모든 XAP 프로세서와 마찬가지로 XAP6는 저비용, 저전력, 용이한 검증용으로 최적화되어 있습니다.XAP6은 소규모 저에너지 ASIC용으로 커스터마이즈되어 프로세서 하드웨어 사이즈를 최소화합니다(XAP6 코어는 30,000 게이트를 사용합니다).XAP6 레지스터(모두 32비트)는 8 General Purpose, Program Counter, Vector Pointer, Global Pointer, FLAGS, INFO, BRKE, 4 Breakpoint입니다.XAP6 명령어는 16, 32 및 48비트입니다.XAP6 컴파일 체인은 GNU GCC와 Binutils를 기반으로 합니다.
특징들
XAP4, XAP5 및 XAP6은 모두 로드 스토어 RISC 아키텍처로 설계되어 있습니다.로드 스토어 RISC 아키텍처는 곱셈, 분할, 블록 복사/저장 및 함수 입출금 명령으로 보완되어 효율을 극대화합니다.Cambridge Consults의 엔지니어는 이러한 프로세서가 선제적인 이벤트를 처리할 수 있고 빠른 인터럽트 응답으로 실시간 운영체제를 실행해야 한다는 요건을 인식하고 있었습니다.따라서 프로세서는 사용자 코드를 특권 운영체제에서 분할하여 핸들러 코드를 인터럽트하는 보호된 소프트웨어 동작모드에 대한 하드웨어 및 명령 세트를 지원하도록 설계되어 있습니다.XAP 프로세서하드웨어는 이벤트에 대한 응답으로 모드 천이와 콜스택을 관리하며, 이 접근방식을 통해 신속하고 결정론적인 인터럽트 응답이 보증됩니다.보호 동작 모드를 사용하면 칩 상의 시스템을 안전하고 신뢰성 높은 시스템으로 설계할 수 있으며 고가용성을 제공할 수 있습니다.
현재의 XAP 프로세서는 Verilog 하드웨어 기술 언어를 사용하여 설계되었으며 테스트 벤치와의 논리 시뮬레이션 및 논리 합성에 사용할 수 있는 RTL 코드로 제공됩니다.이들은 캠브리지 컨설턴트의 xIDE 소프트웨어 개발 도구와 SIF 디버깅 기술을 통해 지원됩니다.이러한 프로세서와 툴을 사용하면 기능 검증과 소프트웨어 검증이 가능해져 프로젝트 리스크가 경감되고 타임스케일이 단축되며 소유비용이 절감됩니다.특히 소프트웨어 엔지니어링에서는 더욱 그렇습니다.
