ARM到底卖给供应商什么?


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假设:

  1. 计算机体系结构:描述处理器的不同模块之间如何交互。

  2. 使用vhdl文件定义计算机体系结构

  3. 计算机组织:描述处理器模块在硅片上的物理布局。

  4. 使用一组光掩膜(以及在每个步骤中使用的制造过程,例如化学制品)定义计算机组织

  5. 因此,计算机组织要求将制造工艺考虑在内。

  6. ARM不在制造业务中,因此它不出售光罩。


我的问题:

  1. ARM到底向卖方出售什么产品(例如,飞思卡尔)?
  2. 对于SoC(片上系统)(例如:iMx6),哪一部分是ARM,哪一部分是飞思卡尔?谁整合了?

1
如果涉及到3家公司,情况可能会更加复杂:ARM设计CPU的IP,高通公司设计带有该产品的产品(SOC),然后在台积电制造该芯片。台积电也可能会进行物理布局生成,而不是高通公司。
Bimpelrekkie '16

ARM出售其处理器核心,它们为您提供源代码(一定是verilog,也许我不知道这是vhdl),其中包含许多规则和费用。处理器停在AMDA / AXI总线上,需要其他人或其他一些代码才能将该处理器连接到芯片中的其他部件。ARM确实出售了有助于SoC的其他产品,但主要是处理器。
old_timer '16

Answers:


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您错误地使用了这些术语。“计算机组织”是微体系结构中很少使用的术语,而“计算机体系结构”是该体系的超集。

集成电路IP块有两种基本形式:

  • 一个软宏是描述IP功能实现的RTL(VHDL或Verilog)。将其编译为门级网表,然后将其转换为物理布局,以生产用于制造的掩模组。这是Cadence的一个示例 -以太网MAC。购买时,您会获得Verilog文件,文档以及用于验证的Verilog测试平台。

  • 硬宏是IP的物理布局适合于给定处理。它作为一个模块添加到较大的芯片布局中,从而节省了设计过程中的某些步骤。这是另一个Cadence示例 -以太网PHY。它在台积电,联电和中芯国际提供180nm和130nm工艺,并以GDSII布局文件的形式提供给客户。

ARM出售这两种产品。我研究过的MCU通常使用ARM Cortex CPU的软宏。我们有一些较旧的产品带有ARM7硬宏,但是我不知道它们是否由ARM或我们加固。今天,ARM在其网站上列出了Cortex-A系列的硬宏版本。不过,他们的大多数产品都是可合成的(软宏)。您似乎可以在ARM DesignStart网站上免费下载(软)Cortex-M0,以用于非商业用途。

在SoC中,ARM部分只是CPU。(设计人员还可以从ARM购买外围设备IP,但这不是必需的。)我研究过的SoC具有第三方和内部IP的混合。


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ARM还为自定义设计(例如,高通公司的Snapdragon 820中的Kyro)许可了该架构。硬宏(针对给定目标)的优化程度也可能比常用工具(处理器优化包)提供的优化程度更高。从理论上讲,硬宏可以使用完全自定义设计,但是优化相对较少的组件(尤其是内存组件)可提供许多好处,而成本却更低。
Paul A. Clayton

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  1. ARM到底向卖方出售什么产品(例如,飞思卡尔)?

销售包含ARM知识产权的芯片的许可证。

  1. 对于SoC(片上系统)(例如:iMx6),其中一部分是ARM

CPU内核及其接口的定义。

...那是飞思卡尔?

物理实现,包括芯片上任何外围逻辑的设计。

谁整合了?

飞思卡尔,当然。


1
“ CPU内核及其接口的定义” ..您能否详细说明“定义”的含义,它是否包含内核的vhdl,还是留给飞思卡尔找出?
aiao

1
是的,该定义无疑包括对核心的HDL(不一定是VHDL)描述,因为这是传达此类信息的最不明确的方法。
戴夫·特威德

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当我参与一个涉及集成ARM的芯片设计项目时,我们得到的是网表Verilog。也就是说,构成芯片的门和连接的完整列表,但不是适合于轻松修改的高级形式。

然后,我们进行了自己的放置和布线。由于分配给ARM的芯片区域的形状会有所不同,因此每个项目通常都需要这样做。

我相信可以提供多个级别的许可证,因此您可以购买标准形状的已放置磁芯以节省时间。

(放置的网表与它们听起来完全一样:门及其位置的列表。)


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“组成芯片的门和连接的完整列表”-必须是列表的地狱。
Rev1.0

3
还不错-Cortex M0只有12K门。正是大GPU设计在挣扎..
pjc50 '16

我以为“核心”是数以百万计的门?据报道,英特尔4004之所以被命名是因为它有那么多门。
JDługosz

@JDługosz:根据一个晶体管的数量列表,英特尔4004有2300个晶体管。
davidcary

2
@JDlugosz arm的处理流水线很短,缓存和裸片外围设备的支持(对晶体管数量有很大贡献)与核心ip分开(将它们连接到总线)。完整的SOC / ASIC将具有更大的门数。像x86这样的设备具有附加的微代码层和更长的(10x)管线,需要例如更复杂的分支预测以及在高速缓存上和最近在MMU上的使用
crasic '16

5

ARM将知识产权(IP)出售给其他公司。在您的示例中,飞思卡尔购买了使用ARM IP(即处理器核心)的权利。什么是“核心”?内核几乎是任何不是外设的东西,例如SPI驱动器或ADC或DAC。作为核心的一部分,ARM包括硬件系统,它们充当实际处理器和客户外围设备之间的桥梁。

就可交付成果而言,ARM并未向客户提供完整的HDL。它们提供了最终用户的HDL可以链接到的高级抽象(HDL包装器),并且还可能提供了核心的物理布局。

ARM不仅销售处理器内核,而且还拥有不属于处理器的一整部分复杂IP。当ARM出售处理器内核时,他们可以预先赚钱,并且/或者可以在其中出售所有带有其设计的设备上获得使用费。考虑到野生的大约100亿个ARM处理器,对他们来说这是一笔不错的交易。

总结一下:

  • ARM向客户出售IP(基本上是设计)以集成到最终产品中
  • 飞思卡尔(Freescale)等SoC制造商为ARM内核设计自己的外设。
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