อาร์ม คอร์เท็กซ์-อาร์

Mediatek MT6280A อาร์ม คอร์เท็กซ์-อาร์4
ข้อมูลทั่วไป
ออกแบบโดย	บริษัท อาร์ม จำกัด
สถาปัตยกรรมและการจำแนกประเภท
ชุดคำสั่ง	Armv7-R, Armv8-R , Arm (32 บิต) , Arm (64 บิต) , Thumb (16 บิต)

ARM Cortex-Rเป็นตระกูลของคอร์ประมวลผลRISC ARM ขนาด 32 บิตและ64 บิต ที่ได้รับอนุญาตจาก ARM Ltd.คอร์เหล่านี้ได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสมสำหรับ แอปพลิเคชันแบบ เรียลไทม์ ที่เข้มงวด และ แอปพลิเคชันที่ สำคัญต่อความปลอดภัยคอร์ในตระกูลนี้ใช้โปรไฟล์ ARM Real-time (R) ซึ่งเป็นหนึ่งในสามโปรไฟล์สถาปัตยกรรม อีกสองโปรไฟล์คือโปรไฟล์ Application (A) ที่ใช้โดย ตระกูล Cortex-Aและโปรไฟล์ Microcontroller (M) ที่ใช้โดย ตระกูล Cortex-Mปัจจุบันตระกูลไมโครโปรเซสเซอร์ ARM Cortex-R ประกอบด้วย Cortex-R4(F), Cortex-R5(F), Cortex-R7(F), Cortex-R8(F), Cortex-R52(F), Cortex-R52+(F) และ Cortex-R82(F)

ARM Cortex-R เป็นตระกูลของคอร์ ARM ที่ใช้โปรไฟล์ R ของสถาปัตยกรรม ARM ซึ่งโปรไฟล์นี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูงแบบเรียลไทม์และแอปพลิเคชันที่สำคัญต่อความปลอดภัย มันคล้ายกับโปรไฟล์ A สำหรับการประมวลผลแอปพลิเคชัน แต่เพิ่มคุณสมบัติที่ทำให้ทนทานต่อข้อผิดพลาดมากขึ้นและเหมาะสมสำหรับการใช้งานในแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์และแอปพลิเคชันที่สำคัญต่อความปลอดภัย

คุณสมบัติที่สำคัญต่อความปลอดภัยและต้องทำงานแบบเรียลไทม์ที่เพิ่มเข้ามา ได้แก่:

• หน่วยความจำแบบเชื่อมต่อแน่น (หน่วยความจำที่ไม่ใช้แคชและรับประกันเวลาในการเข้าถึงที่รวดเร็ว)
• การจัดการข้อผิดพลาดที่เพิ่มขึ้นในฮาร์ดแวร์
• คำแนะนำสำหรับแผนกฮาร์ดแวร์
• หน่วยป้องกันหน่วยความจำ (MPU)
• การจัดการการขัดจังหวะแบบกำหนดได้ รวมถึงการขัดจังหวะที่ไม่สามารถปิดกั้นได้ อย่างรวดเร็ว
• ECCบนแคช L1และบัส
• การทำงานแบบซิงโครไนซ์สองแกนเพื่อความทนทานต่อความผิดพลาดของ CPU

สถาปัตยกรรม Armv8-R มีคุณสมบัติการจำลองเสมือนคล้ายกับที่นำเสนอในสถาปัตยกรรม Armv7-A โดยมีขั้นตอนการแปลงข้อมูลแบบ MPU สองขั้นตอน เพื่อให้สามารถแยกระบบปฏิบัติการหลายระบบออกจากกันภายใต้การควบคุมของไฮเปอร์ไวเซอร์ได้

ก่อน R82 ซึ่งเปิดตัวเมื่อวันที่ 4 กันยายน 2020 ^{[ 1 ]}ตระกูล Cortex-R ไม่มีหน่วยจัดการหน่วยความจำ (MMU) รุ่นก่อน R82 ไม่สามารถใช้หน่วยความจำเสมือนได้ทำให้ไม่เหมาะสำหรับแอปพลิเคชันหลายอย่าง เช่นLinuxที่ มีคุณสมบัติครบถ้วน ^{[ 1 ]}อย่างไรก็ตามระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์ (RTOS) หลายระบบ ซึ่งเน้นการควบคุมอย่างสมบูรณ์ ได้มองว่าการไม่มี MMU เป็นคุณสมบัติ ไม่ใช่ข้อบกพร่อง^{[ 1 ]}บน R82 อาจเป็นไปได้ที่จะเรียกใช้ RTOS แบบดั้งเดิมควบคู่ไปกับระบบปฏิบัติการแบบเพจ เช่น Linux โดยที่ Linux ใช้ประโยชน์จาก MMU เพื่อความยืดหยุ่น ในขณะที่ RTOS จะล็อก MMU ให้อยู่ในโหมดการแปลโดยตรงบนเพจที่กำหนดให้กับ RTOS เพื่อรักษาความสามารถในการคาดการณ์ได้อย่างเต็มที่สำหรับฟังก์ชันแบบเรียลไทม์^{[ 1 ]}

บริษัท Arm Holdingsไม่ได้ผลิตหรือจำหน่ายอุปกรณ์ CPU ที่ใช้การออกแบบของตนเอง แต่ให้สิทธิ์การใช้งานการออกแบบหลักแก่ผู้ที่สนใจ ARM เสนอเงื่อนไขการให้สิทธิ์การใช้งานที่หลากหลาย ซึ่งแตกต่างกันทั้งในด้านต้นทุนและสิ่งที่ส่งมอบ สำหรับผู้ได้รับอนุญาตทั้งหมด ARM จะมอบคำอธิบายฮาร์ดแวร์ที่สามารถนำไปประกอบได้ของแกนประมวลผล ARM รวมถึงชุดเครื่องมือพัฒนาซอฟต์แวร์ที่สมบูรณ์ และสิทธิ์ในการจำหน่ายชิป ที่ผลิตแล้ว ซึ่งมี CPU ARM อยู่ภายใน

ผู้ผลิตอุปกรณ์แบบรวมวงจร (IDM) จะได้รับ IPของโปรเซสเซอร์ ARM ในรูป แบบ RTL ที่สามารถสังเคราะห์ได้ (เขียนด้วยภาษา Verilog ) ในรูปแบบนี้ พวกเขาสามารถทำการปรับแต่งและขยายเพิ่มเติมในระดับสถาปัตยกรรมได้ ซึ่งช่วยให้ผู้ผลิตบรรลุเป้าหมายการออกแบบที่กำหนดเอง เช่น ความเร็วสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้น การใช้พลังงานต่ำมาก การขยายชุดคำสั่ง การปรับแต่งขนาด การสนับสนุนการดีบัก เป็นต้น ในการตรวจสอบว่าชิป CPU ARM รุ่นใดรุ่นหนึ่งมีส่วนประกอบใดบ้าง ให้ดูที่เอกสารข้อมูลของผู้ผลิตและเอกสารที่เกี่ยวข้อง

โปรเซสเซอร์ Cortex-R เหมาะสำหรับใช้ในระบบควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ที่ต้องการความหน่วงต่ำมากและ/หรือความปลอดภัยสูง ตัวอย่างของแอปพลิเคชันที่ต้องการความแม่นยำสูงและมีความสำคัญต่อความปลอดภัยคือระบบเบรกอิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์สมัยใหม่ ระบบนี้ไม่เพียงแต่ต้องรวดเร็วและตอบสนองต่อข้อมูลเซ็นเซอร์จำนวนมากเท่านั้น แต่ยังต้องรับผิดชอบต่อความปลอดภัยของมนุษย์ด้วย หากระบบดังกล่าวล้มเหลว อาจนำไปสู่การบาดเจ็บสาหัสหรือเสียชีวิตได้

ตัวอย่างอื่นๆ ของแอปพลิเคชันที่ต้องการความแม่นยำสูงแบบเรียลไทม์และ/หรือแอปพลิเคชันที่มีความสำคัญต่อความปลอดภัย ได้แก่:

• อุปกรณ์ทางการแพทย์
• ตัวควบคุมตรรกะแบบโปรแกรมได้ (PLC)
• หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) สำหรับการใช้งานที่หลากหลาย
• หุ่นยนต์
• ระบบอิเล็กทรอนิกส์การบิน
• การควบคุมการเคลื่อนไหว
• อุปกรณ์ต่อพ่วงขั้นสูง เช่นตัวควบคุมหน่วยความจำแฟลชและตัวควบคุมอินเทอร์เฟซเครือข่าย

แกนประมวลผล IP ARM Cortex-R52+ ได้รับการรับรองเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2567 ว่าเป็นไปตามข้อกำหนดของ: ^{[ 2 ]}

• มาตรฐานความปลอดภัยของยานยนต์ระดับ D ซึ่งเป็นระดับความปลอดภัยที่เข้มงวดที่สุดตามมาตรฐาน ISO 26262สำหรับซอฟต์แวร์ที่ใช้ในยานยนต์บนท้องถนน
• ระดับความปลอดภัย (Safety Integrity Level) ระดับ 3 ตามที่กำหนดโดยIEC 61508

คอร์ IP ของโปรเซสเซอร์ ARM Cortex-R5 และ Cortex-R5F ได้รับการรับรองเมื่อวันที่ 22 มีนาคม 2024 ว่าเป็นไปตามข้อกำหนดของ: ^{[ 3 ]}

• ระดับความสมบูรณ์ด้านความปลอดภัยของยานยนต์ ระดับ D ตามที่กำหนดโดย ISO 26262
• ระดับความปลอดภัย (Safety Integrity Level) ระดับ 3 ตามที่กำหนดโดย IEC 61508

• ตระกูลสถาปัตยกรรม ARM
• การขัดจังหวะ , ตัวจัดการการขัดจังหวะ
• เจแท็ก , เอสดับบลิวดี
• รายชื่อโปรเซสเซอร์ ARM
• รายชื่อเครื่องมือพัฒนา ARM Cortex-M
• ระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์การเปรียบเทียบระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์

เอกสารทางการของ ARM Cortex-R

• เว็บไซต์อย่างเป็นทางการของ ARM Cortex-R

อาร์เอ็มคอร์	ความกว้างของดอกสว่าน	เว็บไซต์ARM	คู่มืออ้างอิงทางเทคนิคของ ARM	คู่มืออ้างอิง สถาปัตยกรรม ARM
คอร์เท็กซ์-อาร์4(เอฟ)	32	ลิงก์	ลิงก์	อาร์เอ็มวี7อาร์
คอร์เท็กซ์-อาร์5(เอฟ)	32	ลิงก์	ลิงก์	อาร์เอ็มวี7อาร์
คอร์เท็กซ์-อาร์7(เอฟ)	32	ลิงก์	ลิงก์	อาร์เอ็มวี7อาร์
คอร์เท็กซ์-อาร์8(เอฟ)	32	ลิงก์	ลิงก์	อาร์เอ็มวี7อาร์
คอร์เท็กซ์-อาร์52(เอฟ)	32	ลิงก์	ลิงก์	อาร์เอ็มวี8 อาร์เอ็มวี8-อาร์
คอร์เท็กซ์-อาร์52+(เอฟ)	32	ลิงก์	ลิงก์	อาร์เอ็มวี8-อาร์
คอร์เท็กซ์-อาร์82(เอฟ)	64	ลิงก์	ลิงก์	ARMv8-R (AArch64)

การย้ายถิ่นฐาน

• การเปลี่ยนจาก MIPS ไปเป็น ARM – arm.com
• ย้ายจาก PPC ไปยัง ARM – arm.com
• การย้ายจาก IA-32 (x86-32) ไปยัง ARM – arm.com

อื่น

• CORTEX-R เทียบกับ CORTEX-M