2024年4月28日发(作者：俞惜玉)

Cortex-A9

ARM的Cortex-A9构架

Cortex-A9处理器能与其他Cortex系列处理器以及广受欢迎的ARM

MPCore技术兼容，因此能够很好延用包括操作系统/实时操作系统

（OS/RTOS）、中间件及应用在内的丰富生态系统，从而减少采用全新处理

器所需的成本。

ARM Cortex-9处理器架构图

[1]

通过首次利用关键微体系架构方面的改进，Cortex-A9 处理器提供了具

有高扩展性和高功耗效率的解决方案。利用动态长度、八级超标量结构、

多事件管道及推断性乱序执行（ Speculative out-of-order execution），

它能在频率超过1GHz的设备中，在每个循环中执行多达四条指令，同时还

能减少目前主流八级处理器的成本并提高效率。

ARM MPCore技术

被广泛选用的对ARM MPCore技术提升了性能的可拓展性以及对功耗的

控制，从而在性能上突破了目前类似的高性能设备，同时继续满足了苛刻

的手机功耗要求。迄今为止，ARM MPCore技术已被包括日电电子、NVIDIA、

瑞萨科技和萨诺夫公司（Sarnoff Corporation）在内的超过十家公司授权

使用，并从2005年起实现芯片量产。

通过对MPCore技术作进一步优化和扩展，Cortex-A9 MPCore多核处理

器的开发为许多全新应用市场提供了下一代的MPCore技术。此外，为简化

和扩大对多核解决方案的使用，Cortex-A9 MPCore处理器还支持与加速器

和DMA的系统级相关性，进一步提高性能，并降低系统级功耗㋛刻的250mW

移动功耗预算条件下为当今的手机提供显著的性能提升的可综合ARM处理

器。在采用TSMC 65纳米普通工艺、性能达到2000 DMIPS时，核逻辑硅芯

片将小于1.5平方毫米。从2000 DMIPS到8000 DMIPS的可扩展性能，比

当今高端手机或机顶盒高出4-16倍，将使终端用户能够即时地浏览复杂的、

加载多媒体内容的网页，并最大程度地利用Web 2.0应用程序，享受高度

真实感的图片和游戏，快速打开复杂的附件或编辑媒体文件。

Cortex-A9多核处理器是首款结合了Cortex应用级架构以及用于可扩

展性能的多处理能力的ARM处理器，提供了下列增强的多核技术：

*加速器一致性端口（ACP），用于提高系统性能和降低系统能耗

*先进总线接口单元（Advanced Bus Interface Unit），用于在高带

宽设备中实现低延迟时间

*多核TrustZone® 技术，结合中断虚拟，允许基于硬件的安全和

加强的类虚拟（paravirtualization）解决方案

*通用中断控制器（GIC），用于软件移植和优化的多核通信

在由业界领先的嵌入式微处理器基准协会（EEMBC）开发的多核基准框

架的发展进程中，Cortex-A9 MPCore多核处理器在多种基准下都表现出近

线形可扩展性，与添加的处理器单元一起提供高达四倍于类似单核处理器

的性能。

完整的系统解决方案

两款ARM Cortex-A9处理器都包含ARM特定应用架构扩展集，包括DSP

和SIMD扩展集和Jazelle® 技术、TrustZone和智能功耗管理（IEM™）

技术。此外，ARM已开发一整套支持新处理器的技术，以缩短设计时间并加

快产品上市时间。这一完整的系统解决方案包括：

· 浮点单元（FPU）：Cortex-A9 FPU提供高性能的单精度和双精度浮

点指令。

· 媒体处理：Cortex-A9 NEON媒体处理引擎（MPE）提供了Cortex-A9

FPU所具有的性能和功能，以及在Cortex-A8处理器中首次推出的用于加速

媒体和信号处理功能的ARM NEON 先进 SIMD指令集。

· 物理IP：提供在Cortex-A9处理器上实现低功耗、高性能应用所需

的众多标准单元库和存储器。标准单元包括功耗管理工具包，可实现动态

和漏泄功耗节省技术，例如时钟门控、多电压岛和功率门控。还提供具有

先进的功耗节省功能的存储编译器。

· Fabric IP：Cortex-A9处理器得到广泛的PrimeCell® fabric

IP元件的支持。这些元件包括：一个动态存储控制器、一个静态存储控制

器、一个AMBA® 3 AXI可配置的内部互连及一个优化的L2 Cache 控制

器，用于匹配Cortex-A9处理器在高频设计中的性能和吞吐能力。

· 图形加速: ARM Mali™ 图形处理单元及Cortex-A9处理器的组合，

将使得SoC合作活动能够创造高度整合的系统级解决方案，带来最佳的尺

寸、性能和系统带宽优势。

· 系统设计：ARM RealView® SoC Designer工具提供快速的架构

优化和性能分析，并允许在硬件完成以前很长时间即可进行软件驱动程序

和对时间要求很严格的代码的早期开发。RealView系统发生器（RealView

System Generator）工具为基于Cortex-A9处理器的虚拟平台的采用提供

超快建模能力。Realview工具中关于Cortex-A9处理器的基于周期的（cycle

based）及程序员视角的模型将于2008年第二季度上市。

· 调试： ARM CoreSight™片上技术加速了复杂调试的时间，缩短了

上市时间。程序追踪宏单元技术（Program Trace Macrocell technology）

具有程序流追踪能力，能够将处理器的指令流完全可视化，同时配置与

ARMv7架构兼容的调试接口，实现工具标准化和更高的调试性能。用于

Cortex-A9处理器的CoreSight设计工具包扩展了其调试和追踪能力，以涵

盖整个片上系统，包括多个ARM处理器、DSP以及智能外设。

· 软件开发：ARM RealView开发套件（ARM RealView Development

Suite）包括先进的代码生成工具，为Cortex-A9处理器提供卓越的性能和

无以比拟的代码密度。这套工具还支持矢量编译，用于NEON媒体和信号处

理扩展集，使得开发者无需使用独立的DSP，从而降低产品和项目成本。包

括先进的交叉触发在内的Cortex-A9 MPCore多核处理器调试得到RealView

ICE和Trace产品的支持，同时也得到一系列硬件开发板的支持，用于FPGA

系统原型设计和软件开发。

40nm版（台积电）

ARM Cortex-A9 ，基于台积电的40nm-G制造工艺，已经开发出两款

Cortex-A9微架构双核处理器设计方案，分别对应高性能和低能耗。其高性

能版本将把ARM处理器的频率上限提高到2GHz以上。

ARM的Cortex系列处理器设计近来在移动市场大行其道，包括iPhone

3GS、Palm Pre以及频率高达1GHz的东芝TG-01等最新顶级智能手机实际

上都是基于Coretex-A8核心，而近来发展方兴未艾的Smartbook智能本基

本上也都是这一架构处理器的应用产品。

Cortex-A9将继续这一路线，由于从Cortex-A8普遍使用的65nm工艺

升级到40nm，Cortex-A9高性能版本将在使用双核心的同时，把频率拉高

到2GHz以上，同时依然保持超低功耗，预计高性能Smartbook将是它的主

要战场。

低功耗版本方面，主要面向机顶盒、数字电视、打印机及其他应用，

运算能力可达4000DMIPS，同时功耗不足0.25W。

和Cortex-A8一样，ARM将把该核心设计授权给多家厂商进行再开发和

制造，包括德州仪器、Broadcom、高通、三星等ARM授权厂商预计从今年

第四季度开始就将推出该架构的处理器产品。

28nm版（GlobalFoundries）

GlobalFoundries成功流片了基于ARM Cortex-A9双核心处理器的技术

质量检验装置(TQV)，而且第一家使用了28nm HP高性能工艺、HKMG(高K

金属栅极)技术。

28nm与40nm的比较

GF透露，这次TQV是今年八月份在位于德国德累斯顿的Fab 1晶圆厂内

完成的，使用了一整套优化的ARM Cortex-A9物理IP，能从每一个方面模

拟真正的SoC产品，从而实现最大程度的频率分析、缩短产品设计周期的

时间，还有完整的可测性设计(DFT)。据透露，新处理器的工作频率在

2.0-2.5GHz之间，比上代40nm工艺版本快了500MHz左右，性能也有明显

提升。

GF、ARM估计，相比于40nm工艺，新的28nm工艺制造平台能带来40％

的计算性能提升、30％的功耗下降、100％的待机电池续航能力提升。

这也是GF、ARM去年十月宣布的战略合作的一部分。GF预计今年年底

拿出新处理器的实际样品。

顺便说一句，ARM处理器可能会让很多人感到陌生而遥远，但实际上我

们身边到处都是它的影子，目前全球使用量估计高达200亿颗，占全部嵌

入式32位RISC处理器的90％之多。

双核Orion（三星）

三星公布了基于Cortex-A9架构的全新双核处理器，这或许也是首款

真正意义上的双核手机处理器。先不问它的主频如何如何高，三星官方对

这款新处理器的描述，说了个细节：3D运算处理提升五倍！

不过，这款名叫Orion的处理器，主频仍然为1GHz，远没有之前传言

的2.0-2.5GHz那样强大（2.0-2.5GHz应该是指诸如平板电脑这种移动终端

设备）。并且工艺是45NM的，虽然比起Cortex-A8的60NM有提高，但仍

没达到GlobalFoundries前两天Cortex-A9的28NM（不过28NM工艺的手机

处理器，迟早的事）。 由于这款处理器是双核的，想必未来若运用到手机

上，在多任务处理上，提升也会很大的。同时，这颗双核处理器还将支持

[2]

1080p全高清视频解码能力，且能通过HDMI接口同时对3个屏幕进行视频

输出。

目前，Cortex－A8被广泛运用到高端旗舰手机上面。诸如iPhone 4、

i9000、3GS和Milestone等强机，均是采用的此构架的处理器，其性能，

用过的也都知道它的强大。

至于Cortex-A9什么时候正式上市，据三星官方称，这颗基于Cortex-A9

架构的双核处理器将于2011年上半年正式投产。

omap 4430

美国TI公司的。full HD 1080p。SGX540图形处理器。双核对称处理

器。1G主频。

omap4440主频可达1.5G

Nvidia Tegra 2

一直以来，Tegra都是非常让人期待的，就是外面吹的挺响，不见产品

出来。现在终于有眉目了，万利达即将上市的一款ZPad，就准备采用Tegra

2芯片。Tegra 2性能很强劲，内建ARM双核Cortex A9处理器，主频到1GHz，

最高支持1GB内存，支持1080P的全高清视频播放，多媒体方面增加了对

Flash 10的支持，3D性能是Nvidia的强项就不用多说。不过大家要做好

心理准备，Nvidia的东西是不会太便宜，估计终端的品牌价格会达到3K。

2024年4月28日发(作者：俞惜玉)

Cortex-A9

ARM的Cortex-A9构架

Cortex-A9处理器能与其他Cortex系列处理器以及广受欢迎的ARM

MPCore技术兼容，因此能够很好延用包括操作系统/实时操作系统

（OS/RTOS）、中间件及应用在内的丰富生态系统，从而减少采用全新处理

器所需的成本。

ARM Cortex-9处理器架构图

[1]

通过首次利用关键微体系架构方面的改进，Cortex-A9 处理器提供了具

有高扩展性和高功耗效率的解决方案。利用动态长度、八级超标量结构、

多事件管道及推断性乱序执行（ Speculative out-of-order execution），

它能在频率超过1GHz的设备中，在每个循环中执行多达四条指令，同时还

能减少目前主流八级处理器的成本并提高效率。

ARM MPCore技术

被广泛选用的对ARM MPCore技术提升了性能的可拓展性以及对功耗的

控制，从而在性能上突破了目前类似的高性能设备，同时继续满足了苛刻

的手机功耗要求。迄今为止，ARM MPCore技术已被包括日电电子、NVIDIA、

瑞萨科技和萨诺夫公司（Sarnoff Corporation）在内的超过十家公司授权

使用，并从2005年起实现芯片量产。

通过对MPCore技术作进一步优化和扩展，Cortex-A9 MPCore多核处理

器的开发为许多全新应用市场提供了下一代的MPCore技术。此外，为简化

和扩大对多核解决方案的使用，Cortex-A9 MPCore处理器还支持与加速器

和DMA的系统级相关性，进一步提高性能，并降低系统级功耗㋛刻的250mW

移动功耗预算条件下为当今的手机提供显著的性能提升的可综合ARM处理

器。在采用TSMC 65纳米普通工艺、性能达到2000 DMIPS时，核逻辑硅芯

片将小于1.5平方毫米。从2000 DMIPS到8000 DMIPS的可扩展性能，比

当今高端手机或机顶盒高出4-16倍，将使终端用户能够即时地浏览复杂的、

加载多媒体内容的网页，并最大程度地利用Web 2.0应用程序，享受高度

真实感的图片和游戏，快速打开复杂的附件或编辑媒体文件。

Cortex-A9多核处理器是首款结合了Cortex应用级架构以及用于可扩

展性能的多处理能力的ARM处理器，提供了下列增强的多核技术：

*加速器一致性端口（ACP），用于提高系统性能和降低系统能耗

*先进总线接口单元（Advanced Bus Interface Unit），用于在高带

宽设备中实现低延迟时间

*多核TrustZone® 技术，结合中断虚拟，允许基于硬件的安全和

加强的类虚拟（paravirtualization）解决方案

*通用中断控制器（GIC），用于软件移植和优化的多核通信

在由业界领先的嵌入式微处理器基准协会（EEMBC）开发的多核基准框

架的发展进程中，Cortex-A9 MPCore多核处理器在多种基准下都表现出近

线形可扩展性，与添加的处理器单元一起提供高达四倍于类似单核处理器

的性能。

完整的系统解决方案

两款ARM Cortex-A9处理器都包含ARM特定应用架构扩展集，包括DSP

和SIMD扩展集和Jazelle® 技术、TrustZone和智能功耗管理（IEM™）

技术。此外，ARM已开发一整套支持新处理器的技术，以缩短设计时间并加

快产品上市时间。这一完整的系统解决方案包括：

· 浮点单元（FPU）：Cortex-A9 FPU提供高性能的单精度和双精度浮

点指令。

· 媒体处理：Cortex-A9 NEON媒体处理引擎（MPE）提供了Cortex-A9

FPU所具有的性能和功能，以及在Cortex-A8处理器中首次推出的用于加速

媒体和信号处理功能的ARM NEON 先进 SIMD指令集。

· 物理IP：提供在Cortex-A9处理器上实现低功耗、高性能应用所需

的众多标准单元库和存储器。标准单元包括功耗管理工具包，可实现动态

和漏泄功耗节省技术，例如时钟门控、多电压岛和功率门控。还提供具有

先进的功耗节省功能的存储编译器。

· Fabric IP：Cortex-A9处理器得到广泛的PrimeCell® fabric

IP元件的支持。这些元件包括：一个动态存储控制器、一个静态存储控制

器、一个AMBA® 3 AXI可配置的内部互连及一个优化的L2 Cache 控制

器，用于匹配Cortex-A9处理器在高频设计中的性能和吞吐能力。

· 图形加速: ARM Mali™ 图形处理单元及Cortex-A9处理器的组合，

将使得SoC合作活动能够创造高度整合的系统级解决方案，带来最佳的尺

寸、性能和系统带宽优势。

· 系统设计：ARM RealView® SoC Designer工具提供快速的架构

优化和性能分析，并允许在硬件完成以前很长时间即可进行软件驱动程序

和对时间要求很严格的代码的早期开发。RealView系统发生器（RealView

System Generator）工具为基于Cortex-A9处理器的虚拟平台的采用提供

超快建模能力。Realview工具中关于Cortex-A9处理器的基于周期的（cycle

based）及程序员视角的模型将于2008年第二季度上市。

· 调试： ARM CoreSight™片上技术加速了复杂调试的时间，缩短了

上市时间。程序追踪宏单元技术（Program Trace Macrocell technology）

具有程序流追踪能力，能够将处理器的指令流完全可视化，同时配置与

ARMv7架构兼容的调试接口，实现工具标准化和更高的调试性能。用于

Cortex-A9处理器的CoreSight设计工具包扩展了其调试和追踪能力，以涵

盖整个片上系统，包括多个ARM处理器、DSP以及智能外设。

· 软件开发：ARM RealView开发套件（ARM RealView Development

Suite）包括先进的代码生成工具，为Cortex-A9处理器提供卓越的性能和

无以比拟的代码密度。这套工具还支持矢量编译，用于NEON媒体和信号处

理扩展集，使得开发者无需使用独立的DSP，从而降低产品和项目成本。包

括先进的交叉触发在内的Cortex-A9 MPCore多核处理器调试得到RealView

ICE和Trace产品的支持，同时也得到一系列硬件开发板的支持，用于FPGA

系统原型设计和软件开发。

40nm版（台积电）

ARM Cortex-A9 ，基于台积电的40nm-G制造工艺，已经开发出两款

Cortex-A9微架构双核处理器设计方案，分别对应高性能和低能耗。其高性

能版本将把ARM处理器的频率上限提高到2GHz以上。

ARM的Cortex系列处理器设计近来在移动市场大行其道，包括iPhone

3GS、Palm Pre以及频率高达1GHz的东芝TG-01等最新顶级智能手机实际

上都是基于Coretex-A8核心，而近来发展方兴未艾的Smartbook智能本基

本上也都是这一架构处理器的应用产品。

Cortex-A9将继续这一路线，由于从Cortex-A8普遍使用的65nm工艺

升级到40nm，Cortex-A9高性能版本将在使用双核心的同时，把频率拉高

到2GHz以上，同时依然保持超低功耗，预计高性能Smartbook将是它的主

要战场。

低功耗版本方面，主要面向机顶盒、数字电视、打印机及其他应用，

运算能力可达4000DMIPS，同时功耗不足0.25W。

和Cortex-A8一样，ARM将把该核心设计授权给多家厂商进行再开发和

制造，包括德州仪器、Broadcom、高通、三星等ARM授权厂商预计从今年

第四季度开始就将推出该架构的处理器产品。

28nm版（GlobalFoundries）

GlobalFoundries成功流片了基于ARM Cortex-A9双核心处理器的技术

质量检验装置(TQV)，而且第一家使用了28nm HP高性能工艺、HKMG(高K

金属栅极)技术。

28nm与40nm的比较

GF透露，这次TQV是今年八月份在位于德国德累斯顿的Fab 1晶圆厂内

完成的，使用了一整套优化的ARM Cortex-A9物理IP，能从每一个方面模

拟真正的SoC产品，从而实现最大程度的频率分析、缩短产品设计周期的

时间，还有完整的可测性设计(DFT)。据透露，新处理器的工作频率在

2.0-2.5GHz之间，比上代40nm工艺版本快了500MHz左右，性能也有明显

提升。

GF、ARM估计，相比于40nm工艺，新的28nm工艺制造平台能带来40％

的计算性能提升、30％的功耗下降、100％的待机电池续航能力提升。

这也是GF、ARM去年十月宣布的战略合作的一部分。GF预计今年年底

拿出新处理器的实际样品。

顺便说一句，ARM处理器可能会让很多人感到陌生而遥远，但实际上我

们身边到处都是它的影子，目前全球使用量估计高达200亿颗，占全部嵌

入式32位RISC处理器的90％之多。

双核Orion（三星）

三星公布了基于Cortex-A9架构的全新双核处理器，这或许也是首款

真正意义上的双核手机处理器。先不问它的主频如何如何高，三星官方对

这款新处理器的描述，说了个细节：3D运算处理提升五倍！

不过，这款名叫Orion的处理器，主频仍然为1GHz，远没有之前传言

的2.0-2.5GHz那样强大（2.0-2.5GHz应该是指诸如平板电脑这种移动终端

设备）。并且工艺是45NM的，虽然比起Cortex-A8的60NM有提高，但仍

没达到GlobalFoundries前两天Cortex-A9的28NM（不过28NM工艺的手机

处理器，迟早的事）。 由于这款处理器是双核的，想必未来若运用到手机

上，在多任务处理上，提升也会很大的。同时，这颗双核处理器还将支持

[2]

1080p全高清视频解码能力，且能通过HDMI接口同时对3个屏幕进行视频

输出。

目前，Cortex－A8被广泛运用到高端旗舰手机上面。诸如iPhone 4、

i9000、3GS和Milestone等强机，均是采用的此构架的处理器，其性能，

用过的也都知道它的强大。

至于Cortex-A9什么时候正式上市，据三星官方称，这颗基于Cortex-A9

架构的双核处理器将于2011年上半年正式投产。

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美国TI公司的。full HD 1080p。SGX540图形处理器。双核对称处理

器。1G主频。

omap4440主频可达1.5G

Nvidia Tegra 2

一直以来，Tegra都是非常让人期待的，就是外面吹的挺响，不见产品

出来。现在终于有眉目了，万利达即将上市的一款ZPad，就准备采用Tegra

2芯片。Tegra 2性能很强劲，内建ARM双核Cortex A9处理器，主频到1GHz，

最高支持1GB内存，支持1080P的全高清视频播放，多媒体方面增加了对

Flash 10的支持，3D性能是Nvidia的强项就不用多说。不过大家要做好

心理准备，Nvidia的东西是不会太便宜，估计终端的品牌价格会达到3K。