單核的Cortex-A9在性能上大抵相當于已推出的Cortex-A8處理器。但A9系列還有兩個、三個乃至四個內核集群的產品,能提供超過8,000Dhrystone Mips(DMIPS)的對稱多處理(SMP)性能。這種內核是可綜合的,采用先進工藝時的時鐘頻率有望超過1GHz,不過當時鐘減慢或內核被關斷時才可達到最大功率效率。

此外,這種架構可以擴展到四個以上的內核。“被授權者可以根據需要在芯片上配置一個以上的集群。”ARM多處理項目經理John Goodacre表示。這家IP供應商把這種架構瞄準了HDTV機頂盒、家庭服務器引擎和移動互聯網手機等應用。

目前,好幾家公司都已獲得Cortex-A9授權,其中包括NEC電子、Nvidia、三星、ST和TI。但是據Goodacre透露,目前相關芯片還未上市,對ARM合作伙伴而言,可能要到明年第一季度才能夠確定具體的交付日期。

A9內核是Cortex-A8的改進版。“它增加了幾條支持多處理的額外指令,并后向兼容。”Goodacre提到。像A8一樣,A9也是超標量體系結構,帶有一個多事件8級流水線。程序對前面的分支解算進行異步評估,目的在于取指,每時鐘周期允許連續獲取和解碼兩條指令。

不過A9流水線更進一步,還支持亂序指令分發及完成。

這種新的架構帶有一個支持硬件加速器和DMA單元的加速器一致性端口(ACP),增強了ARM目前的多處理器能力；帶有中斷虛擬化功能,支持TrustZone技術；還帶有一個通用中斷控制器(GIC)。

作為一個完全成熟的ARMv7器件,A9 MPcore支持Thumb2 指令、TrustZone、浮點運算單元(FPU)與Neon——用于流媒體處理的ARM單指令多數據擴展。與每個內核相關的指令和一級數據緩存都整合了緩存一致性支持,通過一個Snoop控制單元(SCU)進行同步。有一條本地一致總線與SCU相鏈接。

與傳統相悖,A9一開始是作為一個可綜合內核被提供的。“考慮到對處理而言附加的FPU或Neon、緩存容量、中斷方案以及接口等方面,它還是可配置。”Goodacre表示。

盡管ARM的這一設計還沒有完全定案,但該公司已開始授權。“我們向獲授權者提供beta版的設計文件。預計明年第一季可以推出正式版本。”Goodacre稱。

這表明獲授權者可能還需要再等12到18個月的時間才能實現芯片的制造。“我預計2009年底第一款使用Cortex-A9的器件將上架銷售,2010年開始量產。”Goodacre提到。

此外,預計這一目前以65納米為基準的設計文件將在45納米芯片中亮相。

在OS支持方面,Goodacre例舉了一些運行在ARM11 MPcore上的成功方案,包括Mentor Graphics公司的Nucleus；通用Linux內核；QNX實時操作系統；MontaVista軟件公司的Mobilinux,以及日本eSol有限公司的一種不對稱和對稱多處理混合的實現方案。“Symbian尚未正式支持ARM11上的多處理,但它們已在實驗室實現運行。”Goodacre表示。

圖8:Cortex-A9加速器一致性端口(ACP)

作者:蔡培德