Question

简述arm cortex内核与基于arm cortex-m3内核的微控制器之间的区别和联系

Answer 1

ARMCortex内核系列提供非常广泛的具有可扩展性的性能选项，设计人员有机会在多种选项中选择最适合自身应用的内核，而非千篇一律的采用同一方案。Cortex系列组合大体上分为三种类别：●Cortex-A—面向性能密集型系统的应用处理器内核●Cortex-R—面向实时应用的高性能内核●Cortex-M—面向各类嵌入式应用的微控制器内核Cortex-A处理器为利用操作系统（例如Linux或者Android）的设备提供了一系列解决方案，这些设备被用于各类应用，从低成本手持设备到智能手机、平板电脑、机顶盒以及企业网络设备等。早期的Cortex-A系列处理器（A5、A7、A8、A9、A12、A15和A17）基于ARMv7-A架构。每种内核都共享相同的功能集，例如NEON媒体处理引擎、Trustzone安全扩展、单精度和双精度浮点支持、以及对多种指令集（ARM、Thumb-2、Thumb、Jazelle和DSP）的支持。与此同时，这些处理器也具有极高的设计灵活性，能够提供所需的最佳性能和预期的功效。尽管Cortex-A5内核是CortexA系列中体积和功耗都最低的成员，但它拥有支持多核性能的潜能，并且与该系列中的高级成员（A9和A15）兼容。对于那些之前采用ARM926EJ-S或ARM1176JZ-S处理器的设计人员来说，选择A5是自然的，因为它具有更高的性能和更低的芯片成本。Cortex-A7在功耗和体积上与Cortex-A5相似，但其性能提升20%左右，且与Cortex-A15和Cortex-A17有完全的架构兼容性。Cortex-A7是成本敏感型智能手机和平板电脑的理想选择，而且它还可以与Cortex-A15或Cortex-A17组合使用，形成ARM称为“big.LITTLE”的处理结构。big.LITTLE结构实质上是一种功耗优化技术;高性能CPU（例如Cortex-A17）和高效率CPU（例如Cortex-A7）的组合配置能够提供更高的持久性能，同时因为更高效的内核很好的满足了应用对中低性能的需求，这种组合还显著节省整体功耗，节省75%的CPU耗能，并且延长电池的使用寿命。智能手机和平板电脑的性能需求发展远比电池容量的增长快得多，因此这种配置带给开发人员明显的优势。诸如big.LITTLE等设计方法，作为整体系统设计策略的一部分，能够显著降低这种电池技术造成的差距。接下来让我们看看Cortex-A系列处理器中的高级别产品——Cortex-A15和Cortex-A17内核。这两款内核都是高性能处理器，也可用于多种配置中。Cortex-A17是最高效的“中级”处理器，直接针对高端智能手机和平板电脑。Cortex-A9曾广泛应用于这个市场，但与Cortex-A9相比，Cortex-A17性能提升了60%以上（循环周期），同时也改善了整体功效。Cortex-A17能够配置多达四个内核，每个内核都包含一个完整的乱序流水线。如前面提到的，Cortex-A17可与Cortex-A7组合成高效的big.LITTLE配置，还可以搭配高端移动图形处理器（例如来自ARM的MALI），构成非常高效的设计整体。Cortex-A15是该系列处理器中性能最高的成员，是Cortex-A9性能（移动配置模式）的两倍。不仅完全胜任高端智能手机或平板电脑这样的应用，而且运行速率可高达2.5GHz的多核Cortex-A15处理器也能够支撑低功耗服务器或无线基础设施等应用。Cortex-A15是ARM公司第一款对虚拟软件环境中的数据管理和仲裁提供硬件支持的处理器。这些软件环境中的应用能够同时访问系统资源，实现虚拟环境中设备的可靠运行和相互隔离。最新成员Cortex-A50系列将Cortex-A系列的应用范围扩大至低功耗服务器领域。这些处理器基于ARMv8架构，支持AArch64——高效能64位运行态且可以与现行32位运行态共存。升级到64位的原因之一显而易见是为了支持大于4GB的物理内存，尽管Cortex-A15和Cortex-A7已经具备此能力。在这种情况下，升级到64位其实是为服务器应用提供更好的支持，服务器中越来越多的操作系统和应用程序都采用64位，当然，Cortex-A50系列为上述情况提供了功耗优化的解决方案。对于台式机市场而言，情况也大体相同，支持64位意味着Cortex-A50系列能够更广泛地应用到这一细分市场，而且某种程度证明了未来64位操作系统最终将迁移到移动应用。

Answer 2

Cortex-A 系列 - 开放式操作系统的高性能处理器
Cortex-A 应用程序处理器（Application Processors）在高级工艺节点中可实现高达 2GHz+ 标准频率的卓越性能，从而可支持下一代的移动 Internet 设备。这些处理器具有单核和多核种类，最多提供四个具有可选 NEON 多媒体处理模块和高级浮点执行单元的处理单元。
应用包括智能手机、智能本和上网本、电子阅读器、数字电视、家用网络、家用网关和其他各种产品。

Cortex-R 系列 - 面向实时应用的卓越性能
Cortex-R 系列处理器的开发则面向深层嵌入式实时应用（Embedded Real-time Applications Processors），对低功耗、良好的中断行为、卓越性能以及与现有平台的高兼容性这些需求进行了平衡考虑。
应用领域有汽车制动系统、动力传输解决方案、大容量存储控制器、联网和打印机等。

Cortex-M 系列 - 面向具有确定性的微控制器应用的成本敏感型解决方案
Cortex-M 系列处理器（Embedded Microcontroller Processors）主要是针对微控制器领域开发的，在该领域中，既需进行快速且具有高确定性的中断管理，又需将门数和可能功耗控制在最低。
应用领域有微控制器、混合信号设备、智能传感器、汽车电子和气囊等。