【レポート】

遂に倍精度浮動小数点演算もサポート - ARMのMCU向けコア「Cortex-M7」はどうやって高性能化を実現したのか

1 AXI4が標準装備になったCortex-M7

  • <<
  • <

1/4

先日、Cortex-A72の内部構造の詳細レポートをお届けしたが、そもそもこれは同社が4月22・23日にロンドンで開催したTech Dayで明らかにされたものである。そのTech DayではCortex-A72以外にも多くの情報が明らかにされたので、順次レポートしてゆきたい。まずは「Cortex-M7」に関してである。

Cortex-M7は昨年9月に発表されたハイエンドMCU向けコアであり、11月のARM TechConでもう少し詳細が明らかにされたが、今回はもう一段細かな話である。

まずPhoto01はIntroductionとして、Cortex-M系列全体としての話であるが、2014年までで108億個もの出荷個数を誇り、2014年だけで44億個、トータルでは280以上のライセンス出荷数となっており、製品種類は3500を超えるとする。さてそのCortex-Mのシリーズ製品、性能という順番で並べたのは以前示したこちらのプレゼンテーションだが、機能/特徴という観点でまとめたのがこちら(Photo02)。左から右に、どんどん機能や特徴が追加されていった形になる。余談になるが、Cortex-Mシリーズは最初のCortex-M3を中心に、低消費電力版と高性能版を交互に追加してきた形になっており、してみると次は再び低消費電力版ということになるのだが、果たしてどうなるやら。

Photo01:Catalog partsはCortex-Mを搭載した汎用MCU以外に、Cortex-Mを搭載したASIC/ASSP(例えばPMICとか)も含んでの数字と思われる

Photo02:登場順で行けばCortex-M3→Cortex-M0→Cortex-M4→Cortex-M0+→Cortex-M7となっているが、機能的には左から右にどんどん追加するような形になっており、今のところ「下位製品にあって上位製品にない機能」は存在し無い

さてそのCortex-M7、現在公開されているメーカーはこの4社であるが(Photo03)、非公開のメーカーを合わせるとすでに10社がライセンスを受けているとする。そのCortex-M7の特徴を簡単にまとめたのがこちら(Photo04)。特にDSP性能に最適化を行ったとしているが、それがどういう形の最適化を施したかは後で出てくる。

Photo03:ちなみに会場では「SPANSIONではなくCypressだろ?」という突っ込みもあったが、返事は「今はそうだが、ライセンスを提供したときにはSPANSIONだった」そうで

Photo04:性能とか機能だけを見ていればアプリケーションプロセッサと言われても不思議ではないが、にも関わらずCortex-M7をMCUに留めておく最大の理由がThumb2のみのサポートというあたりだろう

また、新機能として追加された特徴その1はこちら(Photo05)。L1とかTCMの実装は前回の記事でも紹介したが、AXI4が標準装備になったのは、すでにAMBAではCortex-M7が要求する帯域(特にデータ帯域)が満たせない事を物語っている。特徴その2がこちら(Photo06)で、遂に倍精度浮動小数点演算をサポートしたほか、デバッグ用のETMがデータトレース機能を持つv4になり、さらに機能安全用途向けにECCの強化やLockStepのサポート、それとOn-line BISTの実装が行われている。次のスライド(Photo07)は以前のこちらと差が無いので説明は割愛する。

Photo05:ちなみにL1 cacheが単に性能だけでなく、エネルギー効率改善にも効果あるという話は最後の質疑応答の中で理由が示された

Photo06:On-line BISTは、プロセッサコアの稼働中にキャッシュやTCMのアクセスが出来るという強力なものだが、例えばTCMの中にISRを置いてあったりした場合、割り込みが発生した際にBISTと干渉しないのかちょっと気になるところだ

Photo07:ただ以前の記事では特にI-TCMをFlash Accelerator的な使い方と紹介したが、これは間違いではないが正しい訳でもないようだ。多分90~40nm程度、動作周波数で言えば400MHzあたりまではそういう使い方もされるかもしれないが、28nm世代で800MHz動作の時には、もうAccelerator程度では間に合わない訳で、根本的にTCMの役割が変わる事になりそうだ

  • <<
  • <

1/4

インデックス

目次
(1) AXI4が標準装備になったCortex-M7
(2) どうやって高性能化を実現しているのか?
(3) Cortex-M7のターゲットは40nm以下のプロセスで主戦場は28nmか?
(4) Cortex-M7コアベースのMCUはCortex-M3/4を置き換える製品となるのか?
関連キーワード


人気記事

一覧

イチオシ記事

新着記事