C-Core国产32位CPU应用芯片

谓 的系统芯片（ 简称为 ｓ ｃ ， ｏ ）而把 Ｓ Ｃ上的那个 Ｃ Ｕ成为 Ｃ Ｕ芯核 。大部分嵌入式 Ｃ Ｕ都是针对 某个应 用。文 中介绍 了苏 Ｏ Ｐ Ｐ Ｐ 州国芯 设计 的 Ｃ Ｃ ｒ 及 其 Ｓ Ｃ设计平 台。 ＇ ｏｅ ０ 进一 步了解由我国国 内自行 设计的 Ｃ Ｕ的特 点及 开发前 景。 Ｐ
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国芯科技有 限公司的成立缘起于信息产业部 与摩托罗拉公 司于 ２ ０ Ｏ ０年 ８ 月签订的技术转让备忘录 ． 中摩托罗拉 同意将 其
据协议 。 国芯科技拥有完整的 Ｃ Ｕ产权。 Ｐ
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CCore CPU设计技术苏州国芯科技有限公司的C*Core CPU设计技术荣获2008年度中国半导体创新产品和技术奖。

苏州国芯是一家从事嵌入式产品设计和推广应用的高科技公司，是中国集成电路设计企业、江苏省高新技术企业，江苏省信息化带动工业化试点单位，苏州市嵌入式CPU工程技术中心、中国C*Core联盟的发起单位。

公司核心管理和技术团队都具有很好的国内外教育背景、丰富的技术开发和管理经验、丰富而成功的国内外从业经历，大部分工程师具有研究生以上学历。

公司主营业务范围包括：32位C*Core CPU及SoC设计平台授权、集成电路产品设计服务、税控机芯片及整机方案、U盘控制器芯片及方案等，应用方向包括信息安全、数字机顶盒、税控机、多媒体应用、移动存储、工业控制、消费电子等诸多领域，目前基于C*Core的芯片量产数已突破2500万颗，在国产CPU产业化应用方面处于领先地位。

苏州国芯围绕C*Core CPU设计技术及产业化，坚持自主创新，取得了多项科技成果：1）成功开发了以C305、C310、C312、CS320（信息安全专用CPU）、C340、CS325、C306等为代表的具有完整自主知识产权的32位嵌入式CPU系列，在国内SMIC、HHNEC、HJTC、TSMC等先进工艺线上获得硅验证，特别是针对低漏电工艺、嵌入式Flash 工艺和数模混合工艺等不同工艺条件的验证。

2）构建了以C*Core 为核心的SoC 设计平台和应用软件开发平台，SoC 设计平台以32 位C*Core 核心，AMBA 总线为载体。

平台工具可快速灵活的兼容任意遵从AMBA 协议的功能模块，自动完成IP 集成互连。

应用软件开发平台实现了编译器、汇编器、链接器和调试器为一体的工具链和软件模拟验证仿真器，提供集成开发环境(IDE)、大容量FPGA 开发板、评估验证板、高速在线仿真器等。

3）在信息安全领域具有很强实力，基于C*Core CPU 完成了联想、北京宏思、华大信安、爱信诺航芯、公安部一所等企事业单位的信息安全芯片的设计及服务，以C*Core 为核心的国产“安全芯片”在国家的各个领域开始承担安全责任，在国内信息安全领域占有重要地位。

32位嵌入式微处理器核主要内容MCORE/CCORE概述寄存器及编程模型MCORE/CCORE指令集中断与异常处理RISC（Reduced Instruction Set Computer）型处理器已普遍被嵌入式系统所采用MCORE/CCORE是目前常用的一种RISC型处理器，主要特点：高性能、低价格、低功耗C*Core是苏州国芯科技有限公司在摩托罗拉技术的高起点平台上，建立和发展的具有自主产权的高性能32位嵌入式RISC微处理器C*Core是面向高性能、低成本的嵌入式控制领域设计的，具有极低的系统功耗。

适用于电池供电的便携式产品以及为适合高温环境而设计的高集成度部件◆完全可综合的32位嵌入式RISC CPU◆低功耗，高性能，高代码密度◆特别适用于手提设备(PDA、移动电话)、通讯设备（无线局域网、路由器）、汽车工业（ABS、安全气囊、电喷控制、刹车控制）、家用电器以及众多的工业过程控制。

◆C*Core嵌入式CPU的主要类型：C210C310CS320本课程主要以C210为重点。

CCORE（C210）结构框架C210的主要特征32位RISC处理器架构固定16位指令长度16个32位的通用寄存器高效的4级执行流水线多数指令为单周期指令分支指令以及存储器访问仅需两个时钟周期支持字节、半字和字三种类型的存储器访问16个专用的交替寄存器支持快速中断支持矢量和自动矢量的中断具有两套处理器状态PSR和程序指针PC影子寄存器硬件整数乘法器阵列（C310）16-bit x 16-bit in 1 clock32-bit x 32-bit in 2 clocksCCORE（C210）微架构C210的指令执行流水线包括下列四级:取指指令译码/读寄存器文件执行寄存器回写16个通用寄存器用于存放操作数和指令结果。

寄存器R15被用作联接寄存器，存放子程序的返回地址。

寄存器R0存放当前的堆栈指针CCORE微结构(续）执行单元包括:一个32位的算术/逻辑单元（ALU）一个32位的桶型移位器Find-First-One (FF1)单元结果前馈硬件其他一系列用于支持乘法和多寄存器读取和存储的硬件程序计数器单元:一个PC累加器一个专用的分支地址加法器指令流水线和时序处理器流水线由取回指令、指令译码、执行和回写结果四个级别组成处理器还包括指令预取缓冲器，允许在指令译码的前一级别缓冲一个指令。

nxp公司的S32K116是满足AEC-Q100规范的基于ARM® Cortex®-M4F和ARM® Cortex®-M0+核32位MCU,集成了128KB闪存,CAN/CAN-FD控制器,遵从SHE指标的安全模块,工作电压2.7 V 到 5.5 V, RUN模式工作温度-40℃到105℃,RUN模式工作温度-40℃到125℃,主要用在汽车电子如车身和底盘控制,信息娱乐系统连接模块,车内空调控制(HVAC),车窗/车门/天窗,动力总成配套芯片以及PMSM/BLDC电机控制,停车辅助系统,发动机防盗锁止系统,触摸感应,安防性应用,摩托车CDI/EFI,电池管理,安全气囊,尾气后处理以及网关以及高可靠性工业应用.本文介绍了S32K116主要特性,S32K14x和S32K11x系列高级架构框图,评估板S32K116EVB主要特性和电路图.S32K is a scalable family of AEC-Q100 qualified 32-bit Arm® Cortex®-M4F and Cortex-M0+ based MCUs targeted for general purposeautomotive and high-reliability industrial applications.The S32K1xx product series further extends the highly scalable portfolio of Arm®Cortex®-M0+/M4F MCUs in the automotive industry. It builds on the legacy of the KEA series, while introducing higher memory optionsalongside a richer peripheral set extending capability into a variety ofautomotive applications. With a 2.70–5.5 V supply and focus onautomotive environment robustness, the S32K product series devices are well suited to a wide range of applications in electrically harshenvironments, and are optimized for cost-sensitive applications offeringlow pin-count options.The S32K product series offers a broad range of memory, peripherals, and package options. It sharescommon peripherals and pin counts,allowing developers to migrate easily within anMCU family or among the MCU families to take advantage of more memory or feature integration. This scalability allows developers to use the S32K product series as the standard for their end product platforms, maximizing hardware andsoftware reuse and reducing time to market.sS32K116主要特性:• Operating characteristics– Voltage range: 2.7 V to 5.5 V– Ambient temperature range: -40℃ to 105℃ forHSRUN mode, -40℃ to 125℃ for RUN mode• Arm™ Cortex-M4F/M0+ core, 32-bit CPU– Supports up to 112 MHz frequency (HSRUN mode)with 1.25 Dhrystone MIPS per MHz– Arm Core based on the Armv7 Architecture andThumb?-2 ISA– Integrated Digital Signal Processor (DSP)– Configurable Nested Vectored Interrupt Controller(NVIC)– Single Precision Floating Point Unit (FPU)• Clock interfacesNXP S32K11632位ARM MCU通用汽车应用解决方案– 4 - 40 MHz fast external oscillator (SOSC) with upto 50 MHz DC external square input clock inexternal clock mode– 48 MHz Fast Internal RC oscillator (FIRC)– 8 MHz Slow Internal RC oscillator (SIRC)– 128 kHz Low Power Oscillator (LPO)– Up to 112 MHz (HSRUN) System Phased LockLoop (SPLL)– Up to 20 MHz TCLK and 25 MHz SWD_CLK– 32 kHz Real Time Counter external clock(RTC_CLKIN)• Power management– Low-power Arm Cortex-M4F/M0+ core withexcellent energy efficiency– Power Management Controller (PMC) with multiplepower modes: HSRUN, RUN, STOP, VLPR, andVLPS. Note: CSEc (Security) or EEPROM writes/erase will trigger error flags in HSRUN mode (112MHz) because this use case is not allowed toexecute simultaneously.The device will need toswitch to RUN mode (80 Mhz) to execute CSEc(Security) or EEPROM writes/erase.– Clock gating and low power operation supported onspecific peripherals.• Memory and memory interfaces– Up to 2 MB program flash memory with ECC– 64 KB FlexNVM for data flash memory with ECCand EEPROM emulation. – Up to 256 KB SRAM with ECC– Up to 4 KB of FlexRAM for use as SRAM orEEPROM emulation Note: CSEc (Security) orEEPROM writes/erase will trigger error flagsinHSRUN mode (112 MHz) because this use case isnot allowed to execute simultaneously. The devicewill need to switch to RUN mode (80 MHz)toexecute CSEc (Security) or EEPROM writes/erase.– Up to 4 KB Code cache to minimize performanceimpact of memory access latencies– QuadSPI with HyperBus™ support• Mixed-signal analog– Up to two 12-bit Analog-to-Digital Converter(ADC) with up to 32 channel analog inputs permodule– One Analog Comparator (CMP) with internal 8-bitDigital to AnalogConverter (DAC)• Debug functionality– Serial Wire JTAG Debug Port (SWJ-DP) combines– Debug Watchpoint and Trace (DWT)– Instrumentation Trace Macrocell (ITM)– Test Port Interface Unit (TPIU)– Flash Patch and Breakpoint (FPB) Unit• Human-machine interface (HMI)– Up to 156 GPIO pins with interrupt functionality– Non-Maskable Interrupt (NMI)• Communications interfaces– Up to three Low Power Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(LPUART/LIN) modules with DMA supportand low power availability– Up to three Low Power Serial Peripheral Interface (LPSPI) modules with DMA support and low power availability– Up to two Low Power Inter-Integrated Circuit (LPI2C) modules with DMA support and low power availability– Up to three FlexCAN modules (with optional CAN-FD support)– FlexIO module for emulation of communication protocols and peripherals (UART, I2C, SPI, I2S, LIN, PWM, etc).– Up to one 10/100Mbps Ethernet with IEEE1588 support and twoSynchronous Audio Interface (SAI) modules.• Safety and Security– Cryptographic Services Engine (CSEc) implements a comprehensive set of cryptographic functions as described in theSHE (Secure HardwareExtension) Functional Specification. Note: CSEc (Security) or EEPROMwrites/erase willtrigger error flags in HSRUN mode (112 MHz) because this use case is not allowed to execute simultaneously.Thedevice will need to switch to RUN mode (80 MHz) to execute CSEc(Security) or EEPROM writes/erase.– 128-bit Unique Identification (ID) number– Error-Correcting Code (ECC) on flash and SRAM memories– System Memory Protection Unit (System MPU)– Cyclic Redundancy Check (CRC) module– Internal watchdog (WDOG)– External Watchdog monitor (EWM) module• Timing and control– Up to eight independent 16-bit FlexTimers (FTM) modules, offering up to 64 standard channels (IC/OC/PWM)– One 16-bit Low Power Timer (LPTMR) with flexible wake up control– Two Programmable Delay Blocks (PDB) with flexible trigger system– One 32-bit Low Power Interrupt Timer (LPIT) with 4 channels– 32-bit Real Time Counter (RTC)• Package– 32-pin QFN, 48-pin LQFP, 64-pin LQFP, 100-pin LQFP, 100-pin MAPBGA, 144-pin LQFP, 176-pin LQFP packageoptions• 16 channel DMA with up to 63 request sources usingDMAMUXapplications, which include but not limited to:• Exterior and interior lighting• HVAC• Door/Window/Wiper/Seat controller• BLDC/PMSM motor control• Park assistant• E-shifter• TPMS• Real time control in infotainment system• Battery management system• Human machine interface such as touch sense control • Secured vehicle data transfer• Safety controller• Over the air update图1:S32K14x系列高级架构框图图2:S32K11x系列高级架构框图。

芯片物理设计龙芯中科依托中科院计算所微处理器研究中心，源源不断得到坚实的技术支持和充足的人才储备。

芯片物理设计团队先后完成龙芯1号、龙芯2C、龙芯2E 和龙芯2F等高性能通用微处理器芯片的设计，采用工艺从0.18um至90nm，最高主频已经达到GHz范围。

为了实现更高性能的设计目标，结合通用设计流程先后开发了一系列高性能设计流程及点工具，诸如基于规则H树的高性能时钟树生成（High Performance Clock Tree Generation based on Formal H Tree）、规则化设计方法学（Regular Design Methodology）等等。

目前主要设计方向为高性能SOC设计，面向90nm以下工艺（65nm、45num等），产品成果处于国内尖端水平。

近十年积累的独创性经验能帮助客户顺利完成物理设计阶段的工作。

龙芯中科以跟踪国际最新CPU技术为标准，以发展和推广龙芯自有知识产权技术为己任。

目前在自主创新高端通用CPU领域中处于领先的地位，并成为国内最有影响力的核心技术和芯片供应商，已为用户开发多款专用芯片和CPU系统。

这些产品已经成功地应用于网络、工控、安全、移动等各种领域。

公司借助在龙芯系列研发过程中掌握的核心技术，愿为行业客户提供各种基于龙芯的应用解决方案和全方位技术合作。

龙芯一号龙芯一号处理器是完全自主设计的32位RISC 结构通用微处理器，其技术参数如下表。

龙芯一号处理器的微体系结构如下图所示，它采用了寄存器重命名、动态调度、乱序执行等主流技术。

龙芯一号处理器芯片实现了批量生产，并针对市场的需求，在其基础上陆续开发出龙芯32位处理器IP 核。

有关龙芯处理器IP 核产品方面的情况，请参看“IP产品”链接。

龙芯2C龙芯2号（C版本）处理器（简称“龙芯2C”）是完全自主设计的64位RISC结构高性能通龙芯2C处理器的微体系结构如下图所示，它在结构上采用了四发射、猜测执行、动态调度等先进技术。

该处理器适 用于工业网络 、汽车及人机接 口应用。
证 ，使系统工程 台有 币邑
择该产品，满足系统 ｊ。 之
Ａ ４ Ｑ Ｔ ２ Ｔ１１ １０同时备有非汽车等级 的芯 片 ，供工业和
ＭＰ １ ５产 品特性 ： ３ ０ ４ Ｐ ｗｅ ｒｈ ｅ ｔｒ Ｃ５ ２ ｅ ０ ｃ ｏ ｒ ｃ ｉ ｃｕｅ核 家 电等领域使用 。这些器件具 有与汽车等级器件 同样的功 Ａ ｔ
Ｅ． ０ Ｔ２ １１ 心 ； 示接 口支持 ＷＸ Ａ ７ ０ 、２ 显 Ｇ ／２ ｐ ４位 色彩 ； １ １０ 能特性 ，但 不满足 Ａ Ｃ Ｑ１ ０资质要求 。Ａ ４ ＱＴ １ ０具 双 ０１ ０ Ｎ ０３ 快速以太网媒体 访问控制器 （ ＡＣ 双 Ｕ ． ＯＴ 控 有 自我检测功能 ，可以很容 易地实现符合 Ｅ ６ ７ ０标准的 Ｍ ）； ＳＢ２０ Ｇ
混合信 号设 计，缩 小 了在
Ａ Ｍ 推出高度紧凑 、 Ｒ 节能型 Ａ Ｍ Ｓ ｃｒｏｅＳ ００ Ｐ Ｂ上 的封装空 间，并最 Ｒ ｅｕ ｒ Ｃ ０ Ｃ Ｃ 处理器 ， 该款处理 器专为最高容量 的智能卡 和嵌 入式安全 大程度地 减少了通过 现有
应 用而 设计。Ｓ ０ ０处 理器 是 已经 取得 巨大 成功 的 Ａ Ｍ 同轴 电缆架 构实现低 成本 Ｃ０ Ｒ Ｓ ｃｒ ｏｅ系列处理器 的最新成员，该款处理器大大扩展了 宽带接入所 需的外部组 件 ｅ ｕＣ ｒ 目标应用 的范 围，将 ＳＭ卡 、政府 、银行 、交 通 、ｌ Ｉ Ｄ和条 数 目。这款新型 芯片大 幅 件接收等需要 防篡改的接触和非接触智能卡应用纳入其 中。
Ｇ Ｓ、 等 高度集成的系统芯片 （ｏ ） Ｓ Ｃ 器件。 ＭＰ ５ Ｃ １ ５处理器具有两 定位系统 （ Ｐ ） 车窗和后视镜控制 、无匙进 入 。 ２

Cortex-M3是一个32位的核，在传统的单片机领域中，有一些不同于通用32位CPU应用的要求。

谭军举例说，在工控领域，用户要求具有更快的中断速度，Cortex-M3采用了Tail-Chaining中断技术，完全基于硬件进行中断处理，最多可减少12个时钟周期数，在实际应用中可减少70%中断。

目录概述编程模式开发工具LM3S101 （Cortex M控制器简介）产品特性产品构造Cortex M控制器选型指南编辑本段概述单片机的另外一个特点是调试工具非常便宜，不象ARM的仿真器动辄几千上万。

针对这个特点，Cortex-M3采用了新型的单线调试(Single Wire)技术，专门拿出一个引脚来做调试，从而节约了大笔的调试工具费用。

同时，Cortex-M3中还集成了大部分存储器控制器，这样工程师可以直接在MCU外连接Flash，降低了设计难度和应用障碍。

ARM Cortex-M3处理器结合了多种突破性技术，令芯片供应商提供超低费用的芯片，仅33000门的内核性能可达1.2DMIPS/MHz。

该处理器还集成了许多紧耦合系统外设，令系统能满足下一代产品的控制需求。

ARM公司希望Cortex-M3核的推出，能帮助单片机厂商。

Cortex的优势应该在于低功耗、低成本、高性能3者(或2者)的结合。

Cortex如果能做到合理的低功耗(肯定要比Arm7 & Arm9要低，但不大可能比430、PIC、AVR低) ＋合理的高性能(10~50MIPS是比较可能出现的范围) ＋适当的低成本(1~5$应该不会奇怪)。

简单的低成本不大可能比典型的8位MCU低。

对于已经有8位MCU的厂商来说，比如Philips、Atmel、Freescale、Microchip还有ST和Silocon Lab，不大可能用Cortex来打自己的8位MCU。

对于没有8位MCU的厂商来说，当然是另外一回事，但他们在国内进行推广的实力在短期内还不够。

中国芯片之现状➢CPUCPU即中央处理器（英文CentralProcessingUnit，CPU）是一台计算机的运算核心和控制核心。

CPU、内部存储器和输入/输出设备是电子计算机三大核心部件。

其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。

差不多所有的CPU的运作原理可分为四个阶段：提取（Fetch）、解码（Decode）、执行（Execute）和写回（Writeback）。

CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码，并执行指令。

所谓的计算机的可编程性主要是指对CPU的编程。

中国CPU现状国产CPU发展面临的问题首先，CPU整体性能上还有待提高。

在设计能力上不可否认国内的CPU企业和研发机构与国际领先水平还有不小的差距。

目前国产CPU在芯片设计方面的主要困难在于后端生产、封装、测试等环节仍受制于外协(流片代工厂、封装、测试厂商等)，导致生产进度与效率较低。

国产CPU在主频方面与主流处理器仍有较大差距。

目前国产CPU的典型工作频率是1GHz，而Intel和AMD主流处理器主频超过3GHz，IBM Power7处理器的频率超过4GHz。

主频的差距导致国产CPU单核性能与国际主流处理器的单核性能有较大差距。

主频差距主要来自采用半导体工艺生产线、工艺与CPU设计的结合等。

国产CPU多在TSMC和SIMC 生产，采用代工工艺。

而国际主流CPU，如Intel、IBM等都采用自己的标准CPU工艺，便于物理优化。

其次，生态系统建设难以取得突破。

众所周知，CPU的竞争绝不仅是CPU本身的竞争，而更多的体现在生态系统的竞争。

国际主流处理器(如Intel、AMD、ARM)经过几十年的发展，已经建立了成熟的产业环境。

例如，以Wintel联盟举例，Intel提供处理器芯片，微软提供操作系统，HP、DELL等提供基于Intel CPU的产品，很多应用厂商基于“Wintel”平台开发应用。

72 MHz CORTEX- M3 CPU Wide offer
• 32KB-512KB Flash • 6Kb-64KB RAM
144 pins LQFP
(20x20)/BGA
STM32F10x的两条产品线
STM32F103 “增强型”系列
•在32位的FLASH MCU中性能最强 •整体信号处理方面胜过DSP解决方案 •出众的控制和连通性 •非常适合低电压/低功耗的应用场合
STM32F101Vx 10 KB RAM
3xUSART 3x16-bit timer 2xSPI, 2XI2C,
2xUSART 2x16-bit timer 1xSPI, 1xI2C
Samples April 07 Production Oct 07
48 pins LQFP
64 pins LQFP
Smartcard/IrDa Modem-Ctrl
6kB-64kB SRAM
Bridge
20B Backup Regs External Memory
Interface** Image Sensor**
Clock Control ARM Peripheral Bus
Bridge
(max 36MHz)
256 K
STM32F101 “基本型”系列
STM32F101Vx 48 KB RAM
STM32F101Rx 32 KB RAM
STM32F101Vx 32 KB RAM
STM32F101Zx 48 KB RAM
STM32F101Zx 32 KB RAM
5xUSART 5x16-bit timer 2xSPI, 2XI2C, 2xDAC, EMI (144 pins only)

Cortex-M系列M0：Cortex-M0是目前最小的ARM处理器，该处理器的芯片面积非常小，能耗极低，且编程所需的代码占用量很少，这就使得开发人员可以直接跳过16位系统，以接近8 位系统的成本开销获取32 位系统的性能。

Cortex-M0 处理器超低的门数开销，使得它可以用在仿真和数模混合设备中。

M0+：以Cortex-M0 处理器为基础，保留了全部指令集和数据兼容性，同时进一步降低了能耗，提高了性能。

2级流水线，性能效率可达1.08 DMIPS/MHz。

M1：第一个专为FPGA 中的实现设计的ARM 处理器。

Cortex-M1 处理器面向所有主要FPGA 设备并包括对领先的FPGA 综合工具的支持，允许设计者为每个项目选择最佳实现。

M3：适用于具有较高确定性的实时应用，它经过专门开发，可使合作伙伴针对广泛的设备（包括微控制器、汽车车身系统、工业控制系统以及无线网络和传感器）开发高性能低成本平台。

此处理器具有出色的计算性能以及对事件的优异系统响应能力，同时可应实际中对低动态和静态功率需求的挑战。

M4：由ARM 专门开发的最新嵌入式处理器，用以满足需要有效且易于使用的控制和信号处理功能混合的数字信号控制市场。

M7：在ARM Cortex-M 处理器系列中，Cortex-M7 的性能最为出色。

它拥有六级超标量流水线、灵活的系统和内存接口（包括AXI 和AHB）、缓存（Cache）以及高度耦合内存（TCM），为MCU 提供出色的整数、浮点和DSP 性能。

互联：64位AMBA4 AXI, AHB外设端口(64MB 到512MB)指令缓存：0 到64kB，双路组相联，带有可选ECC数据缓存：0 到64kB，四路组相联，带有可选ECC指令TCM：0 到16MB，带有可选ECC数据TCM：0 到16MB，带有可选ECCCortex-A系列：ARM Cortex-A 系列是一系列用于复杂操作系统和用户应用程序的应用程序处理器。

2 Dec 01
M310S One Pager (3 of 4)
Features and Modes

32-bit load/store RISC architecture with fixed 16-bit instruction length 16-entry 32-bit general-purpose register file Efficient 4-stage execution pipeline, hidden from application software Single-cycle execution for many instructions. Two cycles for branches Branch-folding mode for eliminating short backward loops in the instruction stream Support for byte/halfword/word memory accesses Optimized interfacing to 16-bit memory systems and burst memory devices Fast interrupt support (vectored & autovectored) with 16-entry dedicated alternate register file 32 x 16 hardware multiplier Debug support via JTAG-based OnCE™ Design Dedicated test wrapper with safe-state capability that supports AC testing

3分钟了解国产CPU最新现状！目前，主要的CPU架构有四种：ARM、X86、MIPS、Power。

其中ARM/MIPS/Power均是基于精简指令集机器处理器的架构；X86则是基于复杂指令集的架构，Atom是x86或者是x86指令集的精简版。

精简指令集，是计算机中央处理器的一种设计模式，也被称为RISC(Reduced Instruction Set Computing的缩写)。

特点是所有指令的格式都是一致的，所有指令的指令周期也是相同的，并且采用流水线技术。

复杂指令集，英文名是CISC（Complex Instruction Set Computer的缩写）。

它是英特尔生产的x86系列（也就是IA-32架构）CPU及其兼容CPU，如AMD、VIA的。

即使是现在新起的X86-64（也被称为AMD64）都是属于CISC的范畴。

ARM、X86、MIPS和Power简介ARM ARM架构过去称作进阶精简指令集机器（Advanced RISC Machine，更早称作：Acorn RISC Machine），是一个32位精简指令集（RISC）处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计。

由于节能的特点，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗电的特性。

x86 xx86或80x86是Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。

x86架构是重要地可变指令长度的CISC（复杂指令集电脑，Complex Instruction Set Computer）。

MIPS MIPS，是一种采取精简指令集（RISC）的处理器架构，1981年出现，由MIPS科技公司开发并授权，广泛被使用在许多电子产品、网络设备、个人娱乐装置与商业装置上。

最早的MIPS架构是32位，最新的版本已经变成64位。

不过MIPS目前已经不是市场主流。

Power POWER是1991年，Apple、IBM、Motorola组成的AIM联盟所发展出的微处理器架构。

多能奔腾(Pentium MMX)的正式名称就是“带有MMX技术的Pentium”，是在1996年底发布的。从多能奔腾开 始，英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了，但是MMX的CPU超外频能力特别强，而且还可以通过提高核心电压来 超倍频，所以那个时候超频是一个很时髦的行动。超频这个词语也是从那个时候开始流行的。
微处理器已经无处不在，无论是录像机、智能洗衣机、移动**等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机 床、导弹精确制导等都要嵌入各类不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智 能设备的关键部件。国际上的超高速巨型计算机、大型计算机等高端计算系统也都采用大量的通用高性能微处理 器建造。
微处理器
计算机的运算核心和控制核心
01 综述
03 的分类
目录
02 内部结构 04 发展历程
05 组成
07 其他发展
目录
06 AMDCPU 08 中国研发
微处理器是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的 功能。
微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控 制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。
第三阶段（1978—1984年）即16位微处理器。1978年，Intel公司率先推出16位微处理器8086，同时，为了 方便原来的8位机用户，Intel公司又提出了一种准16位微处理器8088。
8086微处理器最高主频速度为8MHz，具有16位数据通道，内存寻址能力为1MB。同时英特尔还生产出与之相 配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指 数和三角函数等数学计算的指令。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔又陆续生产出第二 代、பைடு நூலகம்三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的x86指令，而且英特尔在后续CPU的命名上沿用了原 先的x86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。

常明确。有人做 IP，有人做集成，还需要有人做系统管理。有效的配置资源将会大大提高 工作效率。一个良好的 SoC 设计平台必须能够有效的支持这种需求，使得设计资源配置更 加合理，分工更加明确。这是人力资源集成对 SoC 设计平台提出的要求。 综上所述，设计 SoC 芯片需要一个功能强大的仿真验证平台来提高验证自动化，加快 芯片的开发周期。本文将在第二节比较各种商用的 SoC 设计平台；第三节详细介绍我们的 C*SOC 平台；最后总结全文。
ARM Core C*Core
C*Core Local Bus (MLB)
APB Peripheral AHB Memory
APB Peripheral
AMBA Peripheral Bus (APB)
MLB2AHB
AHB2APB
APB Peripheral
AMBA High Performance Bus (AHB)
图 3 C*Core AMBA Wrapper 的结构
3.4
SoC 复杂芯片的设计与传统的 ASIC 有较大的区别， 最重要的区别在于在 SoC 芯片中会 存在一个或者多个 CPU。由于 CPU 的存在，会导致芯片验证模式的重大改变。在 ASIC 验 证中，可以把 ASIC 作为一个黑箱，从外部加入激励，观察其响应是否与预期一致，可以把 这种方式理解为 Slave 模式。在 SoC 中由于 CPU 的存在，就出现了软件、硬件的协同验证 问题。即不仅要把测试芯片作为黑箱，测试它的响应，还需要让 CPU 执行程序，从整个芯 片的层上测试各个模块功能是否正确，可以把这种方式作为 Master 模式，当然在芯片中设 计有 SRAM 或者 FLASH 存储器时还会出现 single chip 模式，也就是程序在芯片内部存储， 并由 CPU 来执行，这可以作为 Master 模式的一种特殊配置。图 3 和图 4 分别是 C*SOC 平 台中 Master 模式和 Slave 模式的配置图。

1C*Core Technology Proprietary Strictly Confidential IC Design Conf.Chengdu 10/16/2002C*CORE和SOC 设计平台及应用季红彬, Ph.D.michaelji@ (0512) 6809 1175 (Phone)苏州国芯科技有限公司2C*Core Technology ProprietaryStrictly Confidential IC Design Conf. Chengdu 10/16/2002Outline¾Introduction¾C*CORE™: Embedded Microprocessor¾SOC Design¾Summary¾Open Discussions3C*Core Technology ProprietaryStrictly Confidential IC Design Conf. Chengdu 10/16/2002Introduction¾微电子技术和半导体工业的不断创新和发展¾超大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高¾深亚微米（deep −submicron ）工艺，如0.18µm ，0.13µm 已经走向成熟¾在一个芯片上完成系统级的集成已成为可能,系统集成芯片（SoC）是IC 设计的发展趋势4C*Core Technology ProprietaryStrictly Confidential IC Design Conf. Chengdu 10/16/2002Introduction (cont)¾Evolution of IC Design:¾Gate ÆRTL ÆSoC¾10K Æ1M Æ100M gates¾各种电子系统出于降低成本，减少体积的要求，因而对系统集成提出了更高的要求。

Cortex-M3 处理器ARM Cortex™- M3 处理器是行业领先的 32 位处理器，适用于具有高确定性的实时应用，已专门开发为允许合作伙伴为范围广泛的设备（包括微控制器、汽车车体系统、工业控制系统以及无线网络和传感器）开发高性能低成本的平台。

该处理器提供出色的计算性能和对事件的卓越系统响应，同时可以应对低动态和静态功率限制的挑战。

该处理器是高度可配置的，可以支持范围广泛的实现（从那些需要内存保护和强大跟踪技术的实现到那些需要极小面积的对成本非常敏感的设备）。

为什么选择 Cortex-M3提供更高的性能和更丰富的功能于 2004 年引进、最近通过新技术进行了更新并更新了可配置性的 Cortex-M3，是专门针对微控制器应用开发的主流 ARM 处理器。

性能和能效具有高性能和低动态能耗，Cortex-M3 处理器提供领先的功效：在 90nmG 基础上为 12.5 DMIPS/mW。

将集成的睡眠模式与可选的状态保留功能相结合，Cortex-M3 处理器确保对于同时需要低能耗和出色性能的应用不存在折衷。

全功能该处理器执行Thumb®-2 指令集以获得最佳性能和代码大小，包括硬件除法、单周期乘法和位字段操作。

Cortex-M3 NVIC 在设计时是高度可配置的，最多可提供 240 个具有单独优先级、动态重设优先级功能和集成系统时钟的系统中断。

丰富的连接功能和性能的组合使基于 Cortex-M3 的设备可以有效处理多个 I/O 通道和协议标准，如USB OTG (On-The-Go)。

Cortex-M3 功能Cortex-M3 功能体系结构ARMv7-M（哈佛）ISA 支持Thumb® / Thumb-2管道 3 阶段 + 分支预测Dhrystone 1.25 DMIPS/MHz内存保护带有子区域和后台区域的可选 8 区域 MPU 中断不可屏蔽的中断 (NMI) + 1 到 240 个物理中断中断延迟12 个周期中断间延迟 6 个周期中断优先级8 到 256 个优先级唤醒中断控制器最多 240 个唤醒中断睡眠模式集成的 WFI 和 WFE 指令和“退出时睡眠”功能。

MM 32 FMM 32 SPINMM 32 PMM 32 L MM 32 W通用高性能微控制器产品电机与电源专用微控制器产品超精简型微控制器产品低功耗高安全微控制器产品无线微控制器产品公司概况｜Company Overview灵动微电子成立于2011年，是中国本土领先的通用32位MCU产品及解决方案供应商。

灵动微电子的MCU 产品以MM32为标识，基于Arm Cortex-M系列内核，自主研发软硬件和生态系统。

目前已量产200多款型号，累计交付超2亿颗，在本土通用32位MCU公司中位居公司介绍灵动产品家族前列。

客户涵盖智能工业、汽车电子、通信基建、医疗健康、智慧家电、物联网、个人设备、手机和电脑等应用领域。

灵动微电子是中国为数不多的同时获得了Arm-KEIL、IAR、SEGGER国际权威组织官方支持的本土MCU公司，并建立了独立、完整的通用MCU生态体系，可以为客户提供从硬件芯片到软件算法、从参考方案到系统设计的全方位支持。

灵动微电子的MM32系列有5大家族：面向通用高性能MCU市场领域MM 32 F提供开放式的无线平台MM 32 W专用于电机和电源应用MM 32 SPIN支持超精简定制化需求MM 32 P覆盖低功耗、安全应用场景MM 32 L01公司概况｜Company OverviewMM32 产品组合｜MM32 MCU Product Portfolio02MM32 产品组合｜MM32 MCU Product PortfolioMM32F通用系列MM32L低功耗系列MM32W无线系列MM32SPIN电机与电源系列全新MM32｜New MM32全新MM32系列是灵动微电子于2020年推出的新一代通用MCU平台，旨在为客户提供更高性能、更低功耗、更高可靠性、稳定性和健壮性的微控制器。

全新MM32硬件上与经典MM32全兼容，保留了2.0-5.5V 宽压供电设计。

- 高性能Arm Cortex-M0 （高达96MHz）和 Arm Cortex-M3- Flash: 16KB - 512KB, SRAM: 2KB - 128KB - 不同系列之间引脚兼容，提供 20/32/48/ 64/100/144 多种引脚和封装形式产品特点MM32F 系列是灵动微电子新一代 MM32系列中率先升级推出的通用高性能MCU 平台。