GIỚI THIỆU VỀ VI XỬ LÝ ARM

Nhóm 1
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
GIỚI THIỆU VỀ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 2
NỘI DUNG BÁO CÁO
•
PHẦN 1: GIỚI THIỆU HỌ VI XỬ LÝ ARM
•
PHẦN 2: VI XỬ LÝ ARM7TDMI
•
PHẦN 3: VI ĐIỀU KHIỂN AT91SAM7S256
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 3
NỘI DUNG BÁO CÁO
•
PHẦN 1: GIỚI THIỆU HỌ VI XỬ LÝ ARM
•
PHẦN 2: VI XỬ LÝ ARM7TDMI
•
PHẦN 3: VI ĐIỀU KHIỂN AT91SAM7S256
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY

BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 4
NỘI DUNG BÁO CÁO
•
PHẦN 1: GIỚI THIỆU HỌ VI XỬ LÝ ARM
–
Giới thiệu chung về họ vi xử lý ARM
–
Các thế hệ vi xử lý ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 5
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ VI XỬ LÝ ARM
•
ARM (Acorn RISC Machine sau là Advantage RISC
Machine) là cấu trúc vi xử lý 32-bit kiểu RISC được
sử dụng rộng rãi trong các thiết kế nhúng.
•
Do đặc điểm tiết kiệm năng lượng, các CPU ARM
chiếm ưu thế trong các sản phẩm điện tử di động.
•
Ngày nay, hơn 75% CPU nhúng 32-bit là thuộc họ
ARM, điều này khiến ARM trở thành cấu trúc 32-bit
được sản xuất nhiều nhất trên thế giới.
•
CPU ARM được tìm thấy khắp nơi trong các sản
phẩm thương mại điện tử, từ thiết bị cầm tay (PDA,
điện thoại di động, máy đa phương tiện, máy trò

chơi cầm tay, và máy tính cầm tay) cho đến các
thiết bị ngoại vi máy tính (ổ đĩa cứng, bộ định tuyến
để bàn).
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 6
•
Nếu cầm bất kỳ chiếc điện thoại nào lên thì có
tới 95% chắc chắn là nó chứa ít nhất một vi xử
lý ARM.
•
Nếu điện thoại đó được sản xuất trong
vòng năm năm qua thì khả năng đó là 100%.
•
Điều này cũng đúng với các thiết bị cầm tay
khác.
•
Chưa kể chip ARM xuất hiện trong vô số thiết bị
khác như router không dây; máy in; thiết bị GPS
…
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 7
•
2003, Intel mới bán được chip x86 thứ 1 tỉ.

•
Đối thủ sát sườn của Intel trong thế giới PC
là AMD mới cán mốc chip thứ 500 triệu vào
năm nay.
•
Trong khi đó, ARM chỉ riêng trong năm
2009, bán được 2,8 tỉ vi xử lý, nghĩa là bán
được 90 chip mỗi giây.
•
Tính tổng, có hơn 10 tỉ vi xử lý ARM đã có
mặt trong các thiết bị số hiện nay.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 8
•
ARM không có nhà máy sản xuất và không bán chip nào
dưới thương hiệu của họ. Thay vào đó, họ cấp phép thiết
kế lõi CPU cho hơn 200 nhà sản xuất bán dẫn trên khắp
thế giới, như Marvell Qualcomm, Texas Instruments, …
•
Mỗi hãng khi nhận giấy phép này đều tự do đóng gói công
nghệ ARM với những chỉnh sửa tùy ý để cho ra sản phẩm
của riêng họ, tiếp thị dưới thương hiệu của riêng họ.
•
Ví dụ, CPU trong iPhone 3GS được bán dưới thương hiệu
Samsung S5PC100, nhưng bên trong đó là lõi ARM
Cortex A8 600MHz, liên kết với công nghệ xử lý đa

phương tiện, tín hiệu, đồ họa của riêng Samsung.
•
Chip Hummingbird 1GHz của Samsung cũng dựa trên nền
tảng Cortex A8 này và thêm các tính năng hỗ trợ đồ họa
3D, quay video Full-HD
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 9
•
Ngay cả Intel cũng thiết kế và quảng bá chip dựa trên lõi
của ARM trong vài năm dưới thương hiệu XScale.
•
Có thể tìm thấy vi xử lý XScale trong thiết bị BlackBerry
series 8000.
•
Nhưng sau đó Intel bán bộ phận XScale cho Marvell vào
năm 2006 với lý do nó không đem lại lợi nhuận. Hai năm
sau họ cho ra đời chip Atom.
•
Atom được Intel thiết kế từ đầu để có thể hoạt động tốt ở
điện áp cực thấp. Dù vậy, các mẫu Atom đời đầu vẫn ngốn
khá nhiều pin của smartphone. May mắn là khi thâm nhập
vào netbook, Atom phát triển như tên lửa.
•
Nhưng khi thị trường netbook bắt đầu bão hoà, họ phải
tính kế khác.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ VI XỬ LÝ ARM

www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 10
•
Medfield là một phiên bản Atom khác vừa được
Intel phát triển, nhỏ tới mức có thể hoạt động ở
mức điện áp rất thấp và có thể ứng dụng được
trong vô số sản phẩm điện tử tiêu dùng.
•
Có một điều khá thú vị là dường như Intel bắt
đầu làm theo cách thức của ARM khi cho phép
công ty bán dẫn TSMC (Đài Loan) phát triển các
sản phẩm SoC (System On Chip) tùy ý dựa trên
lõi Atom của họ.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 11
•
Việc thiết kế ARM được bắt đầu từ năm 1983, trong một dự án
phát triển của công ty máy tính Acorn.
•
Nhóm thiết kế, dẫn đầu bởi Roger Wilson và Steve Furber, bắt
đầu phát triển một bộ vi xử lý có nhiều điểm tương đồng với Kỹ
thuật MOS 6502 tiên tiến.
•

Acorn đã từng sản xuất nhiều máy tính dựa trên 6502, vì vậy
việc tạo ra một chip như vậy là một bước tiến đáng kể của
công ty này.
•
Nhóm thiết kế hoàn thành việc phát triển mẫu gọi là ARM1 vào
năm 1985, và vào năm sau, nhóm hoàn thành sản phẩm ‘’thực’’
gọi là ARM2.
•
ARM2 có tuyến dữ liệu 32-bit, không gian địa chỉ 26-bit tức cho
phép quản lý đến 64 Mbyte địa chỉ và 16 thanh ghi 32 bit.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỌ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 12
NỘI DUNG BÁO CÁO
•
PHẦN 1: GIỚI THIỆU CÁC LÕI ARM
–
Giới thiệu chung về họ vi xử lý ARM
–
Các thế hệ vi xử lý ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 13
•
Có thể nói ARM2 là bộ vi xử lý 32-bit khả dụng

đơn giản nhất trên thế giới, với chỉ gồm 30.000
transistor (so với bộ vi xử lý lâu hơn bốn năm của
Motorola là 68000 với khoảng 68.000 transistor).
•
Sự đơn giản như vậy có được nhờ ARM không
có vi chương trình (mà chiếm khoảng ¼ đến 1/3
trong 68000) và cũng giống như hầu hết các CPU
vào thời đó, không hề chứa cache.
•
Sự đơn giản này đưa đến đặc điểm tiêu thụ công
suất thấp của ARM, mà lại có tính năng tốt hơn
cả 286.
•
Thế hệ sau, ARM3, được tạo ra với 4KB cache
và có chức năng được cải thiện tốt hơn nữa.
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 14
•
Vào những năm cuối thập niên 80, hãng máy tính
Apple Computer bắt đầu hợp tác với Acorn để
phát triển các thế hệ lõi ARM mới .
•
Công việc này trở nên quan trọng đến nỗi Acorn
nâng nhóm thiết kế trở thành một công ty mới gọi
là Advanced RISC Machines.
•

Kết quả sự hợp tác này là ARM6. Mẫu đầu tiên
được công bố vào năm 1991.
•
Apple đã sử dụng bộ vi xử lý ARM 610 dựa trên
ARM6 làm cơ sở cho PDA hiệu Apple Newton.
•
Vào năm 1994, Acorn dùng ARM 610 làm CPU
trong các máy vi tính RiscPC của họ.
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 15
•
Trải qua nhiều thế hệ nhưng lõi ARM gần như không
thay đổi kích thước. ARM2 có 30.000 transistors trong
khi ARM6 chỉ tăng lên đến 35.000.
•
Ý tưởng của nhà sản xuất lõi ARM là sao cho người sử
dụng có thể ghép lõi ARM với một số bộ phận tùy chọn
nào đó để tạo ra một CPU hoàn chỉnh, một loại CPU
mà có thể tạo ra trên những nhà máy sản xuất bán dẫn
cũ và vẫn tiếp tục tạo ra được sản phẩm với nhiều tính
năng mà giá thành vẫn thấp.
•
Thế hệ thành công nhất có lẽ là ARM7TDMI với hàng
trăm triệu lõi được sử dụng trong các máy điện thoại di
động, hệ thống video game cầm tay, và Sega
Dreamcast.

CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 16
•
Dreamcast đưa ra bộ vi xử lý SH4 mà chỉ mượn một
số ý tưởng từ ARM (tiêu tán công suất thấp, tập lệnh
gọn …) nhưng phần còn lại thì khác với ARM.
•
Dreamcast cũng tạo ra một chip xử lý âm thanh
được thiết kế bởi Yamaha với lõi ARM7.
•
Bên cạnh đó, Gameboy Advance của Nintendo, dùng
ARM7TDMI ở tần số 16,78 MHz.
•
Hãng DEC cũng bán giấy phép về lõi cấu trúc ARM
(đôi khi chúng ta có thể bị nhầm lẫn vì họ cũng sản
xuất ra DEC Alpha) và sản xuất ra thế hệ Strong
ARM. Hoạt động ở tần số 233 MHz mà CPU này chỉ
tiêu tốn khoảng 1 watt công suất (những đời sau còn
tiêu tốn ít công suất hơn nữa).
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 17
•

Sau những kiện tụng, Intel cũng được
chấp nhận sản xuất ARM và Intel đã nắm
lấy cơ hội này để bổ sung vào thế hệ già
cỗi i960 của họ bằng Strong ARM.
•
Từ đó, Intel đã phát triển cho chính họ một
sản phẩm chức năng cao gọi tên là
Xscale.
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 18
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 19
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 20
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY

BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 21
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 22
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 23
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 24

CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM
www.ptit.edu.vn
ĐỀ TÀI: KIT ARM
GIẢNG VIÊN: THS. PHẠM THẾ DUY
BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU
Trang: 25
•
Một số công ty được cấp bản quyền ARM như
sau:

–
Motorola
–
IBM
–
Texas Instruments
–
Nintendo
–
Philips
–
VLSI
–
Sharp
–
Samsung
–
Atmel
–
…
CÁC THẾ HỆ VI XỬ LÝ ARM