Arm Cortex-A (in älterer Schreibweise vor August 2017 ARM Cortex-A) bezeichnet eine Serie von Mikroprozessordesigns des Unternehmens ARM Holdings Plc, die zur Ausführung komplexer Rechenaufgaben vorgesehen sind und als IP-Core Lizenznehmern angeboten werden. Der Zusatz „A“ steht für applications (dt. Anwendungen) und soll die so bezeichneten Prozessoren als geeignete Hardwarebasis für die Ausführung komplexer Betriebssysteme und unterschiedlicher Softwareanwendungen ausweisen. Die CPUs basieren auf der Arm-Architektur und implementieren den Befehlssatz (engl. Instruction Set Architecture, ISA) ARMv7-A, ARMv8-A oder ARMv9-A. Die IP-Cores der Arm Cortex-A-Serie werden als energieeffiziente Hochleistungsplattform beworben und weltweit von zahlreichen Chipherstellern zum Entwurf eigener Ein-Chip-Systeme lizenziert. Entsprechende SoCs kommen unter anderem in Smartphones, mobilen Computern, digitalen Fernsehern und Settopboxen zum Einsatz. Ein Semi-Custom-Programm ermöglicht es Kunden ein Core-Design von Arm den eigenen Bedürfnissen anpassen zu lassen.
Arm Cortex-A8 mini|Samsung Exynos 3110 in einem Nexus S Im Vergleich mit seinem Vorgänger ARM11 handelt es sich bei dem 2005 vorgestelltenARM: Pressemitteilung vom 4. Oktober 2005. Cortex-A8 um ein 32-bit superskalares Single-Core-Dual-Issue-Design, das rund die doppelte Anzahl Instruktionen pro Taktzyklus ausführen kann. Er kommt auf eine Rechenleistung von 2,0 DMIPS/MHz und besitzt jeweils 32 kB L1-Cache für Befehle und Daten sowie einen 512 kB großen L2-Cache. Die Taktfrequenzen in einem 65-nm-Prozess von TSMC bewegen sich zwischen 600 MHz und mehr als 1 GHz. Die Pipeline-Länge beträgt 13 Stufen.
Der Cortex-A8 war der erste Core aus der Cortex-Familie, der in zahlreichen Geräten der Unterhaltungselektronik implementiert wurde.
Eigenschaften NEON (SIMD-Erweiterungen) VFPv3-Gleitkommaeinheit Thumb-2-Befehlssatz Jazelle RCT dynamische Sprungvorhersage mit mehr als 95 % Trefferquote
Chips Die System-on-Chips (SoC) mit implementiertem Cortex-A8-Core umfassen u. a.: Allwinner Tech A10/A13/A10s/R8 Apple A4 Freescale Semiconductor i.MX50, i.MX51 und i.MX53 Rockchip RK2918, RK2906 Samsung Exynos 3110 Texas Instruments OMAP3 Texas Instruments Sitara (BeagleBone) Conexant CX92755
Arm Cortex-A9 mini|MediaTek MT6575A mini|Nvidia Tegra 2 und Tegra 3 Der 2007 vorgestellteARM: ARM Unveils Cortex-A9 Processors For Scalable Performance and Low-Power Designs, Pressemitteilung vom 3. Oktober 2007. Arm Cortex-A9 ist ein 32-bit-Mikroprozessor, der die Armv7‑A-Architektur implementiert. Er kann 32-bit-ARM-Befehle, 16- und 32-bit-Thumb-Befehle und 8-bit Java-Bytecodes ausführen. Beim Cortex-A9 handelt sich um ein superskalares Dual-Issue-Out-of-Order-Design. Der Prozessor kommt auf eine Rechenleistung von 2,5 DMIPS/MHz und besitzt jeweils 32 kB L1-Cache für Befehle und Daten sowie einen 128 kB bis 8 MB großen L2-Cache. Die Taktfrequenzen in einem 45-nm-Prozess von TSMC bewegen sich zwischen 800 MHz und 2 GHz. Die Pipeline-Länge beträgt 8 Stufen. Der Cortex-A9 ist der erste Vertreter aus der Cortex-A-Familie, der sowohl in Uniprozessor- als auch Multiprozessorkonfigurationen eingesetzt werden kann. Der Multiprozessor Arm Cortex-A9 MPCore verfügt über bis zu vier Cache-kohärente Cortex-A9-Prozessorkerne, die unter der Kontrolle der Snoop Control Unit (SCU) stehen. Die SCU stellt die L1-Data-Cache-Kohärenz sicher.ARM: In: Arm Cortex-A9 Technical Reference Manual r4p1, 2016.
Eigenschaften NEON SIMD-Erweiterungen (optional)Cortex-A9 Processor bei ARM.com, abgerufen am 20. August 2013. VFPv3-Gleitkommaeinheit Thumb-2-Befehlssatz TrustZone-Sicherheitserweiterungen Unterstützung von Jazelle DBX für die Ausführung von Java-Code Jazelle RCT.
Chips Die System-on-Chips (SoC) mit implementierten Cortex-A9-Cores umfassen u. a.:
Altera SoC FPGA AMLogic AML7366-M6C, AML8726-Familie, M801, M802, S802, S812, T866, T868 Apple A5, A5X Broadcom BCM11311 (Persona ICE) Calxeda EnergyCore ECX-1000 Entropic EN7588 Freescale Semiconductor i.MX6 HiSilicon K3V2 -Hi3620 Marvell 88DE3005-A1 MediaTek MT6575 (Single-Core), MT6577 (Dual-Core) Nufront NuSmart 2816, 2816M, 115 Nvidia Tegra 2, 3, 4i Renesas EMMA Mobile/EV2 Rockchip RK3026, RK3066, RK3168, RK3188(T), RK2926, RK2928 Samsung Exynos 4210, 4212, 4412 Sony CXD5315GG (SoC der PlayStation Vita) STMicroelectronics SPEAr1310, SPEAr1340 ST-Ericsson Nova A9500, NovaThor U8500, NovaThor U9500 Texas Instruments OMAP4 Trident Microsystems 847x/8x/9x WonderMedia WM8850, WM8950 und WM8980 Xilinx Zynq Extensible Processing Platform ZiiLABS ZMS-20
Arm Cortex-A5 mini|Qualcomm Snapdragon MSM8225 Der 2009 vorgestellte Arm Cortex-A5 MPCore ist ein 32-bit-Multicore-Prozessor mit bis zu 4 Cache-kohärenten Cortex-A5-Cores, welche jeweils den Armv7-A-Befehlssatz implementieren. Es handelt sich um ein Single-Issue-In-Order-Design. Er kommt auf eine Rechenleistung von 1,57 DMIPS/MHz und besitzt jeweils 4-64 kB L1-Cache für Befehle und Daten sowie optional einen 16 kB bis 1 MB großen L2-Cache. Die Taktfrequenzen in einem 40-nm-Prozess von TSMC erreichen bis zu 1 GHz. Die Pipeline-Länge beträgt 8 Stufen. Der Cortex-A5 wurde als energieeffizienterer Nachfolger der ARM9- und ARM11-Cores für Einsteiger- und Mittelklasse-Mobilgeräte vorgestellt. Im Vergleich zu diesen älteren Cores bietet der Cortex-A5 den Vorteil des moderneren Befehlssatzes Armv7 gegenüber ARMv4/v5 (ARM9) bzw. ARMv6 (ARM11) sowie VFPv3 und NEON-SIMD-Erweiterungen.
Eigenschaften NEON-SIMD-Erweiterungen VFPv3-Gleitkommaeinheit Thumb-2-Befehlssatz Unterstützung von Jazelle DBX für die Ausführung von Java-Code Jazelle RCT
Chips Die System-on-Chips (SoC) mit implementierten Cortex-A5-Cores umfassen u. a.: Microchip SAMA5D3 Freescale Vybrid Series Qualcomm Snapdragon MSM8225 Spreadtrum SC8810 Actions Semiconductor ATM7029 AMD Fusion APUs (Cortex-A5 als Sicherheits-Koprozessor) Yaskawa ANTAIOS
Arm Cortex-A15 Der 2010 vorgestellteARM: ARM Unveils Cortex-A15 MPCore Processor to Dramatically Accelerate Capabilities of Mobile, Consumer and Infrastructure Applications, Pressemitteilung vom 8. September 2010. Arm Cortex-A15 MPCore ist ein 32-bit-Multicore-Prozessor mit bis zu 4 Cache-kohärenten Cortex-A15-Cores, welche jeweils den Armv7-A-Befehlssatz implementieren. Es handelt sich um ein 3-Wege-superskalares Out-of-Order-Design. Er kommt auf eine Rechenleistung von 3,4 DMIPS/MHz und besitzt jeweils 32 kB L1-Cache für Befehle und Daten sowie einen 128 kB bis 2 MB großen L2-Cache. Die Taktfrequenzen in einem 28-nm-Prozess von TSMC erreichen bis zu 2,5 GHz. Die Pipeline-Länge beträgt 15 Stufen. Beim Big.LITTLE-Prozessing wird ein Cluster bestehend aus Cortex-A15-Cores aus Energiespargründen mit einem Cluster von 1 bis 4 Cortex-A7 zusammen auf einem Chip implementiert, die jeweils abwechselnd je nach Anforderungen der Software an die Rechenleistung diese abarbeiten.
Eigenschaften 40-bit großer physischer Adressraum für bis zu 1 TB RAM, pro Prozess ist jeweils ein 32-bit-Adressraum ansprechbar 4 Cores pro Cluster, bis zu 2 Cluster pro Chip mit CoreLink 400 (eine AMBA-4-kohärente Schaltmatrix) DSP- und NEON-SIMD-Erweiterungen VFPv4-Gleitkommaeinheit Unterstützung von Hardware-Virtualisierung Thumb-2-Befehlssatz TrustZone-Sicherheitserweiterungen Unterstützung von Jazelle DBX für die Ausführung von Java-Code Jazelle RCT
Chips Die System-on-Chips (SoC) mit implementierten Cortex-A15-Cores umfassen u. a.: Broadcom SoC HiSilicon K3V3 Nvidia Tegra 4, K1 Renesas MP6530, R-H2 Samsung Exynos-5210, Exynos Octa ST-Ericsson Nova A9600 Texas Instruments OMAP5 Annapurna Alpine AL-212, AL-314, AL-514, AL-5140, AL-21400
Arm Cortex-A7 mini|Mediatek MT6582V mini|BCM2836 auf einem Raspberry Pi 2 Model B mini|AllWinner A20 Der 2011 vorgestellte. Arm Cortex-A7 MPCore ist ein 32-bit-Multicore-Prozessor, der den Armv7-A-Befehlssatz implementiert. Es handelt sich um ein teilweises Dual-Issue-In-Order-Design. Er kommt auf eine Rechenleistung von 1,9 DMIPS/MHz und besitzt zwei separate, 8-64 kB große L1-Caches sowie optional einen 128 kB bis 1 MB großen L2-Cache. Die beiden L1-Caches dienen dazu, Befehle und Daten voneinander unabhängig zwischenzuspeichern.ARM: Cortex-A7 MPCore Revision: r0p3 – Technical Reference Manual, S. 6–2, 7-2. Die Pipeline-Länge beträgt 8 Stufen. Die Taktfrequenzen in einem 28-nm-Prozess von TSMC erreichen beim Lizenznehmer Mediatek bis zu 2 GHz.The MediaTek MT6592 chipset benchmark test leaked online In: GIZMOCHINA, 17. Oktober 2013. Seitens ARM sind bis zu 4 Prozessorkerne pro Cluster vorgesehen, durch die AMBA 4 Technologie lassen sich mehrere kohärente SMP-Cluster miteinander kombinieren. Der Cortex-A7 tritt sowohl alleine als energieeffizienterer Nachfolger des Cortex-A8 als auch beim Big.LITTLE-Prozessing in Erscheinung. Hier wird ein Cluster bestehend aus 1-4 Cortex-A7-Cores aus Gründen einer höheren Rechenleistung mit einem Cluster von 1 bis 4 Cortex-A15 zusammen auf einem Chip implementiert, die jeweils abwechselnd je nach Anforderungen der Software an die Rechenleistung diese abarbeiten.
Eigenschaften 40-bit großer physischer Adressraum für bis zu 1 TB RAM, pro Prozess ist jeweils ein 32-bit-Adressraum ansprechbar 4 Cores pro Cluster, bis zu 2 Cluster pro Chip mit CoreLink 400 (eine AMBA-4-kohärente Schaltmatrix) DSP- und NEON-SIMD-Erweiterungen VFPv4-Gleitkommaeinheit Unterstützung von Hardware-Virtualisierung Thumb-2-Befehlssatz TrustZone-Sicherheitserweiterungen Unterstützung von Jazelle DBX für die Ausführung von Java-Code Jazelle RCT
Chips Die System-on-Chips (SoC) mit implementierten Cortex-A7-Cores umfassen u. a.: Allwinner A20, A31, A31s, H3, H2+ Broadcom BCM2836 (Raspberry Pi 2 Model B) Freescale Semiconductor i.MX7 HiSilicon K3V3 Marvell PXA1088 Mediatek MT6589 Qualcomm Snapdragon S4 Play MSM8226 und MSM8626 STMicroelectronics STM32MP1
Arm Cortex-A53 mini|BCM2837 auf einem Raspberry 3 Model B+ Der 2012 vorgestellte Arm Cortex-A53 MPCore ist ein 64-bit-Multicore-Prozessor mit bis zu 4 Cache-kohärenten Cortex-A53-Cores, welche jeweils den Armv8-A-Befehlssatz implementieren. Es handelt sich um ein teilweises Dual-Issue-In-Order-Design. Er kommt auf eine Rechenleistung von 2,3 DMIPS/MHz und besitzt jeweils 8-64 kB L1-Cache für Befehle und Daten sowie optional einen 128 kB bis 2 MB großen L2-Cache. In einem SoC-Entwurf des Herstellers MediaTek, produziert im 16nm-FinFET+-Verfahren, erreicht der Prozessor eine Taktfrequenz von bis zu 2,6 GHz.MediaTek Helio P25 Specifications In: mediatek.com. Die Pipeline-Länge beträgt 8 Stufen. Der Cortex-A53 tritt sowohl alleine als auch beim Big.LITTLE-Prozessing in Erscheinung. Hier wird ein Cluster, bestehend aus einem bis vier Cortex-A53-Cores, aus Gründen einer höheren Rechenleistung mit einem Cluster von einem bis vier Cortex-A57 zusammen auf einem Chip implementiert, die jeweils abwechselnd je nach Anforderungen der Software an die Rechenleistung diese abarbeiten. Der Cortex-A53 wurde die Basis für die von Qualcomm abgeleiteten CPU-Designs der Kryo-200-Silver-Modellreihe.
Eigenschaften ARMv8.0-A Betriebsmodi AArch64 (64-bit) und AArch32 (32-bit und Armv7-Rückwärtskompatbilität) 40-bit großer physischer Adressraum für bis zu 1 TB RAM, pro Prozess ist jeweils ein 32-bit-Adressraum ansprechbar erweiterte NEON-SIMD-Erweiterungen VFPv4-Gleitkommaeinheit Hardware-Verschlüsselungen (AES, SHA-1, SHA2-256) Unterstützung von Hardware-Virtualisierung TrustZone-Sicherheitserweiterungen Thumb-2-Befehlssatz Unterstützung von Jazelle DBX für die Ausführung von Java-Code Jazelle RCT
Chips mini|Mediatek MT8163V Die System-on-Chips (SoC) mit implementierten Cortex-A53-Cores umfassen u. a.: Allwinner A64, H5, H6 Amlogic S805X, S905(L/X/D/W/Z), S905X2, S905Y2, S912, S922X, A112, A113, A311D Broadcom BCM2837 (Raspberry Pi 2 Model B v1.2 und 3 Model B), BCM2837B0 (Raspberry Pi 3 Model A+ und B+)