XScale es una microarquitectura para unidades centrales de procesamiento diseñada inicialmente por Intel que implementa el conjunto de instrucciones ARM v5 . XScale comprende varias familias distintas: IXP, IXC, IOP, PXA y CE (ver más abajo), con algunos modelos posteriores diseñados como sistema en un chip (SoC). Intel vendió la familia PXA a Marvell Technology Group en junio de 2006. [ 1 ] Marvell luego extendió la marca para incluir procesadores con otras microarquitecturas , como Cortex de Arm .
La arquitectura XScale se basa en el conjunto de instrucciones ARMv5TE , pero sin las instrucciones de punto flotante . XScale utiliza una microarquitectura de siete etapas para enteros y ocho etapas para memoria, con una arquitectura de supersegmentación . Es la sucesora de la línea de microprocesadores y microcontroladores Intel StrongARM , que Intel adquirió de la división Digital Semiconductor de DEC como parte de un acuerdo extrajudicial entre ambas compañías. Intel utilizó StrongARM para reemplazar su línea de procesadores RISC obsoletos , los i860 e i960 .
Todas las generaciones de XScale son procesadores ARMv5TE de 32 bits fabricados con un proceso de 0,18 μm o 0,13 μm (como en las piezas IXP43x) y cuentan con una caché de datos de 32 KB y una caché de instrucciones de 32 KB. Los procesadores multinúcleo XScale de primera y segunda generación también tienen una mini caché de datos de 2 KB (que, según se afirma, "evita la sobrecarga de la caché de datos para flujos de datos que cambian con frecuencia" [ 2 ] ). Los productos basados en la tercera generación de XScale tienen hasta 512 KB de caché L2 unificada. [ 3 ]
Familias de procesadores
El núcleo XScale se utiliza en varias familias de microcontroladores fabricadas por Intel y Marvell:
- Procesadores de aplicaciones (con el prefijo PXA). Existen cuatro generaciones de procesadores de aplicaciones XScale, que se describen a continuación: PXA210/PXA25x, PXA26x, PXA27x y PXA3xx.
- Procesadores de E/S (con el prefijo IOP).
- Procesadores de red (con el prefijo IXP).
- Procesadores del plano de control (con el prefijo IXC).
- Procesadores de electrónica de consumo (con el prefijo CE).
También existen procesadores independientes: el 80200 y el 80219 (destinados principalmente a aplicaciones PCI ).
PXA
Los productos PXA System on a Chip (SoC) se diseñaron en Austin, Texas. Los nombres en clave de esta línea de productos corresponden a pequeñas ciudades de Texas, principalmente cercanas a cotos de caza de ciervos frecuentados por el equipo de marketing de Intel XScale Core y SoC para teléfonos móviles. Los productos PXA System on a Chip fueron populares en teléfonos inteligentes y PDA (con Windows Mobile , Symbian OS y Palm OS ) entre 2000 y 2006. [ 4 ]
Bajo Intel
PXA16x

El PXA16x es un procesador diseñado por Marvell que combina los componentes del SoC PXA diseñados anteriormente por Intel con un nuevo núcleo de CPU ARMv5TE denominado Mohawk o PJ1 de la familia Sheeva de Marvell, en lugar de utilizar el diseño de wdc Xscale o ARM. El núcleo de CPU deriva del núcleo Feroceon utilizado en la línea de productos Kirkwood integrados de Marvell , pero se ha ampliado para lograr compatibilidad a nivel de instrucciones con el controlador XScale IWMMX.
PXA210/PXA25x

El PXA210 era el procesador XScale de gama básica de Intel, diseñado para aplicaciones de telefonía móvil . Se lanzó junto con el PXA250 en febrero de 2002 y está disponible con frecuencias de 133 MHz y 200 MHz.
La familia PXA25x (nombre en clave Cotulla ) consta de los procesadores PXA250 y PXA255. El PXA250 fue la primera generación de procesadores XScale de Intel. Ofrecía tres velocidades de reloj : 200 MHz , 300 MHz y 400 MHz. Se lanzó en febrero de 2002. En marzo de 2003, la revisión C0 del PXA250 pasó a llamarse PXA255. Las principales diferencias radicaban en una velocidad de bus interno duplicada (de 100 MHz a 200 MHz) para una transferencia de datos más rápida, un voltaje de núcleo más bajo (solo 1,3 V a 400 MHz) para un menor consumo de energía y la funcionalidad de escritura diferida para la caché de datos, cuya ausencia había afectado gravemente el rendimiento del PXA250.
Características principales de Intel XScale :
- ARMv5TE
- Pulgar del brazo
- Procesador de señal digital ARM
- Caché de datos e instrucciones L1 de 32 KB
PXA26x
La familia PXA26x (nombre en clave Dalhart ) consta de los procesadores PXA260 y PXA261-PXA263. El PXA260 es un procesador independiente con la misma frecuencia que el PXA25x, pero con un encapsulado TPBGA, aproximadamente un 53 % más pequeño que el encapsulado PBGA del PXA25x. Los PXA261-PXA263 son idénticos al PXA260, pero incorporan memoria Intel StrataFlash integrada en el mismo encapsulado: 16 MB de memoria de 16 bits en el PXA261, 32 MB en el PXA262 y 32 MB en el PXA263. La familia PXA26x se lanzó en marzo de 2003.
PXA27x

La familia PXA27x (nombre en clave Bulverde ) consta de los procesadores PXA270 y PXA271-PXA272. Esta revisión representa una importante actualización para la familia de procesadores XScale. El PXA270 funciona a cuatro velocidades diferentes: 312 MHz, 416 MHz, 520 MHz y 624 MHz, y es un procesador independiente sin memoria integrada. El PXA271 puede funcionar a 13, 104, 208 MHz o 416 MHz y cuenta con 32 MB de memoria StrataFlash apilada de 16 bits y 32 MB de SDRAM de 16 bits en el mismo paquete. El PXA272 puede funcionar a 312 MHz, 416 MHz o 520 MHz y cuenta con 64 MB de memoria StrataFlash apilada de 32 bits.
Intel también añadió muchas tecnologías nuevas a la familia PXA27x, tales como:
- SpeedStep : el sistema operativo puede reducir la velocidad del procesador en función de la carga para ahorrar energía.
- MMX inalámbrico (nombre en clave Concan ; "iwMMXt"): 43 nuevas instrucciones SIMD que contienen el conjunto completo de instrucciones MMX y las instrucciones enteras del conjunto de instrucciones SSE de Intel, junto con algunas instrucciones exclusivas de XScale. MMX inalámbrico proporciona 16 registros adicionales de 64 bits que pueden tratarse como una matriz de dos palabras de 32 bits, cuatro medias palabras de 16 bits u ocho bytes de 8 bits . El núcleo XScale puede realizar hasta ocho sumas o cuatro MAC en paralelo en un solo ciclo. Esta capacidad se utiliza para aumentar la velocidad en la decodificación y codificación de multimedia y en los juegos.
- Periféricos adicionales , como una interfaz USB-Host y una interfaz de cámara.
- Memoria SRAM interna de 256 KB para reducir el consumo de energía y la latencia.
La familia PXA27x se lanzó en abril de 2004. Junto con la familia PXA27x, Intel lanzó el coprocesador gráfico integrado 2700G (cuyo nombre en clave era Marathon).
PXA3xx

En agosto de 2005, Intel anunció el sucesor de Bulverde , cuyo nombre en clave era Monahans .
Tras demostrar su capacidad para reproducir vídeo codificado en alta definición en la pantalla de una PDA , el nuevo procesador se mostró con una frecuencia de 1,25 GHz, pero Intel afirmó que solo ofrecía un aumento del 25 % en el rendimiento (800 MIPS para el procesador PXA270 de 624 MHz frente a 1000 MIPS para el Monahans de 1,25 GHz ).
El sucesor anunciado del procesador gráfico 2700G, con nombre en clave Stanwood, fue posteriormente cancelado. Las características de Stanwood están integradas en Monahans . Para obtener capacidades gráficas adicionales, Intel recomienda chips de terceros como la familia de chips Nvidia GoForce .
En noviembre de 2006, Marvell Semiconductor presentó oficialmente la familia Monahans como Marvell PXA320, PXA300 y PXA310. [ 9 ] El PXA320 se está comercializando actualmente en grandes cantidades y es escalable hasta 806 MHz. El PXA300 y el PXA310 ofrecen un rendimiento "escalable hasta 624 MHz" y son compatibles por software con el PXA320.
PXA800F
Con nombre en clave Manitoba, el Intel PXA800F fue un SoC presentado por Intel en 2003 para su uso en teléfonos móviles con tecnología GSM y GPRS . El chip se basaba en un núcleo de procesador XScale, similar a los utilizados en PDA, con una frecuencia de reloj de 312 MHz y fabricado con un proceso de 0,13 μm, con 4 MB de memoria flash integrada y un procesador de señal digital . [ 10 ]
Se presentó una placa prototipo con el chip durante el Intel Developer Forum. [ 11 ] Intel señaló que estaba en conversaciones con los principales fabricantes de teléfonos móviles, como Nokia , Motorola , Samsung , Siemens y Sony Ericsson , sobre la incorporación de Manitoba en sus teléfonos. [ 12 ]
El O2 XM, lanzado en 2005, fue el único teléfono móvil con un uso documentado del chip Manitoba. [ 13 ] Un ejecutivo de Intel declaró que la versión del chip utilizada en el teléfono fue modificada para que fuera menos costosa que la inicial. [ 14 ]
PXA90x
El PXA90x, con nombre en clave Hermon , fue el sucesor de Manitoba con soporte para 3G . El PXA90x se fabrica mediante un proceso de 130 nm. [ 15 ] Marvell continuó comercializando el SoC tras adquirir el negocio XScale de Intel. [ 16 ] [ 17 ]
Bajo Marvell
PXA930/935
La serie de procesadores PXA930 y PXA935 se construyó nuevamente utilizando la microarquitectura Sheeva desarrollada por Marvell, pero actualizada para ser compatible con el conjunto de instrucciones ARMv7. [ 18 ] Este núcleo es una arquitectura denominada Tri-core [ 19 ] con nombre en clave Tavor; Tri-core significa que admite los conjuntos de instrucciones ARMv5TE, ARMv6 y ARMv7. [ 19 ] [ 20 ] Esta nueva arquitectura representó un salto significativo con respecto a la antigua arquitectura Xscale. El PXA930 utiliza tecnología de 65 nm [ 21 ] mientras que el PXA935 se construye utilizando el proceso de 45 nm. [ 20 ]
El chip PXA930 se utiliza en el BlackBerry Bold 9700 .
PXA940
El PXA940 es una CPU de un solo núcleo ARMv7 lanzada en 2010, con una frecuencia de reloj de entre 624 y 1000 MHz. Admite memoria DDR2 y está fabricada con un proceso de 45 nm. [ 22 ] Se sabe que cumple con el estándar ARM Cortex-A8 . [ 23 ] y se utiliza en el BlackBerry Torch 9800. [ 24 ] [ 25 ]
PXA986/PXA988
Después de XScale y Sheeva, el PXA98x utiliza el tercer diseño de núcleo de CPU, esta vez con licencia directa de ARM, en forma de procesadores de aplicaciones Cortex A9 de doble núcleo [ 26 ] utilizados por dispositivos como Samsung Galaxy Tab 3 7.0 . [ 27 ]
IXC
IXC1100
El procesador IXC1100 ofrece frecuencias de reloj de 266, 400 y 533 MHz, un bus de 133 MHz, 32 KB de caché de instrucciones, 32 KB de caché de datos y 2 KB de minicaché de datos. Además, está diseñado para un bajo consumo energético, con un consumo de 2,4 W a 533 MHz. El chip se presenta en un encapsulado PBGA de 35 mm.
IOP
La línea de procesadores IOP está diseñada para permitir que las computadoras y los dispositivos de almacenamiento transfieran datos y aumenten el rendimiento al descargar la funcionalidad de E/S de la CPU principal del dispositivo. Los procesadores IOP3XX se basan en la arquitectura XScale y están diseñados para reemplazar a las familias de chips 80219 sd e i960 anteriores. Actualmente hay diez procesadores IOP diferentes disponibles: IOP303, IOP310, IOP315, IOP321, IOP331, IOP332, IOP333, IOP341, IOP342 e IOP348. Las velocidades de reloj van desde 100 MHz hasta 1,2 GHz. Los procesadores también difieren en el tipo de bus PCI, la velocidad del bus PCI, el tipo de memoria, la memoria máxima permitida y el número de núcleos del procesador.
Procesador de red IXP

El núcleo XScale se utiliza en la segunda generación de la línea de procesadores de red IXP de Intel, mientras que la primera generación utilizaba núcleos StrongARM. La familia de procesadores de red IXP abarca desde soluciones destinadas a aplicaciones de red para pequeñas y medianas oficinas, como el IXP4XX, hasta procesadores de red de alto rendimiento como el IXP2850, capaz de soportar velocidades de línea de hasta OC-192 . En los dispositivos IXP4XX, el núcleo XScale se utiliza como procesador de plano de control y de datos, proporcionando tanto el control del sistema como el procesamiento de datos. La función del XScale en los dispositivos IXP2XXX es, por lo general, proporcionar únicamente la funcionalidad del plano de control, mientras que el procesamiento de datos lo realizan los micromotores . Algunos ejemplos de estas tareas del plano de control incluyen la actualización de la tabla de enrutamiento, el control de los micromotores y la gestión de la memoria.
CE
En abril de 2007, Intel anunció un procesador basado en XScale dirigido a los mercados de electrónica de consumo , el Intel CE 2110 (nombre en clave Olo River). [ 28 ]
Aplicaciones
Los microprocesadores XScale se utilizaron en el dispositivo portátil BlackBerry de RIM , la familia de Pocket PC Dell Axim , la mayoría de las líneas de dispositivos portátiles Zire , Treo y Tungsten de Palm , versiones posteriores del Sharp Zaurus , el Motorola A780 , el Acer n50, la serie Compaq iPaq 3900 y en otras PDA . Fue la CPU del ordenador de sobremesa Iyonix PC con sistema operativo RISC OS y del NSLU2 (Slug) con Linux . XScale también se utiliza en dispositivos como reproductores de vídeo portátiles (PVP), centros multimedia portátiles (PMC), incluyendo el reproductor multimedia portátil Creative Zen y el lector de libros electrónicos Amazon Kindle , y en sistemas embebidos industriales.
En el otro extremo del mercado, los procesadores de E/S de almacenamiento XScale IOP33x se utilizan en algunas plataformas de servidores basadas en Intel Xeon .
Venta de la línea de procesadores PXA
El 27 de junio de 2006 se anunció la venta de los activos de procesadores móviles XScale PXA de Intel. Intel acordó vender el negocio de XScale PXA a Marvell Technology Group por un valor estimado de 600 millones de dólares en efectivo y la asunción de pasivos no especificados. El objetivo de esta operación era permitir a Intel concentrar sus recursos en sus negocios principales de arquitectura x86 y servidores. Marvell posee una licencia de arquitectura completa para ARM, lo que le permite diseñar chips para implementar el conjunto de instrucciones ARM, y no solo licenciar un núcleo de procesador. [ 29 ]
La adquisición se completó el 9 de noviembre de 2006. Se esperaba que Intel continuara fabricando procesadores XScale hasta que Marvell consiguiera otras instalaciones de fabricación, y que continuara fabricando y vendiendo los procesadores IXP e IOP, ya que no formaban parte del acuerdo. [ 30 ]
El proyecto XScale de Intel se inició con la compra de la división StrongARM de Digital Equipment Corporation en 1998. [ 31 ] Intel aún conserva una licencia ARM incluso después de la venta de XScale; [ 31 ] esta licencia es a nivel arquitectónico. [ 32 ]
Véase también
- RedBoot : gestor de arranque de código abierto, el firmware de arranque estándar que viene con las placas XScale.
- OMAP : una línea de procesadores que en su momento fue competencia de Texas Instruments.
- Lista de sistemas en chip Qualcomm Snapdragon – Qualcomm
- Exynos – Samsung
- Comparación de núcleos ARMv7-A – ARM
Referencias
- ↑ "Marvell compra la unidad de procesamiento portátil de Intel por 600 millones de dólares" . EETimes .
- ↑ "Intel Microarchitecture XScale" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 15 de febrero de 2017. Consultado el 30 de septiembre de 2016 .
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- ↑ AMD se lanza al negocio de los servidores ARM . Forbes. Consultado el 2 de agosto de 2013.
Enlaces externos
- Descripción general de la tecnología Intel XScale
- Kits de herramientas IXP4XX
- Memoria Intel StrataFlash
- Folleto informativo del procesador de alto rendimiento Marvell PXA168
- Código Linux optimizado para la microarquitectura Intel XScale
- Arquitectura ARM
- Zarzamora
- procesadores ARM
- Microprocesadores Intel