ARM Cortex-A5，Cortex-M，フィジカルIPの概要 ―― 省電力のアプリケーション・プロセッサが登場

　白物家電や玩具，リモコンなど，マイコンの適用分野は多岐に渡る一方，多機能化・高性能化が求められ，そのパフォーマンスに課題が出てくるケースが多くなってきています．同時に製品コストや消費電力の制限，ソフトウェアの開発コストの増大も心配されるようになってきました．Cortexプロセッサ・ファミリのCortex-Mシリーズは先進のThumb-2命令セットを備えた低消費電力でコンパクトな32 ビット・マイコン・コアで，従来8ビットや16ビット・マイコンで実現していた分野でも32 ビットの最新鋭のマイコンを利用することが可能となります．また，ソフトウェアの再利用を促進するCortex Microcontroller Software Interface Standard（CMSIS）を無償で利用することができます．

●性能とコストのバランスに優れた「ARM Cortex-M3プロセッサ」

　ARM Cortex-Mシリーズ最初の製品として発表されたARM Cortex-M3は，特に，マイクロコントローラや車載システム（ボディ系），家電，ネットワーク機器など，低コストを要求される組み込みアプリケーションで高いシステム性能を提供します．Cortex-Mシリーズの中では最も性能とコストのバランスに優れたコアです．ARMv7-Mアーキテクチャをベースとしており，1.25DMIPS/MHz の性能を達成する効率的なハーバード・パイプラインを持っています．メモリ保護ユニット（オプション）が利用でき，高い信頼性が必要なシステムにも対応できます．

●超低消費電力のMCUコア「ARM Cortex-M0プロセッサ」

　今年発表されたARM Cortex-M0は，これまでで最も小さく，最も低消費電力のARM プロセッサです（図2）．卓越した低消費電力，少ないゲート数，小さなコード・サイズを誇るこのプロセッサは，超低消費電力のMCU および信号アプリケーションに最適であり，16 ビットのフットプリントで32 ビットの性能と効率を提供します．このプロセッサは性能効率のニーズに応えて開発されたもので，超低コストのMCU，アナログ/ミックスト・シグナル，SoCアプリケーションで0.9DMIPS/MHz の処理性能を提供するARMv6-Mアーキテクチャは，機能豊富なCortex-M3用のツール/バイナリと互換性があり，ソフトウェア資産を有効に活用できます．

図2　ARM Cortex-M0構成ブロック図

SoC設計の集積化と最適化を可能にする ARM社のフィジカルIP

　ARM社のフィジカルIPは，通常のASIC開発のみならず，ARM Processor IP，Media IP，Fabric IPなどのさまざまなインプリメントに最適なIPをそろえています（図3）．

　例えば，Cortex-Mシリーズのマイクロコントローラでは，小型バッテリで長期間の使用に耐えられる超低消費電力向けのスタンダード・セルとメモリ・コンパイラを用意しています．また，Cortex-Aシリーズのアプリケーション・プロセッサについては，2GHzのパフォーマンスを実装するためのフィジカルIPを用意しています．Maliに代表されるMedia IPの実装では，数多くのSRAMが使用されることによる面積と消費電力の増加が懸念されます．そこでARM社は，SRAM面積を最適化し， 低消費設計を実現するソリューションを用意しています．

　ARM社のフィジカルIPの特徴として，幅広いASIC開発に対応するための充実したラインナップがあります．スタンダード・セルについては，9Track，12Trackを標準として，それぞれ1000を越えるセル数を用意しています．さらに，Rvt，Lvt，Hvt や低消費電力設計に有効とされるマルチチャネル・オプションもそろえており，多様化するASIC 開発のニーズに答えます．

　メモリ・コンパイラでは，これまでにASIC開発で使用されたメモリの種類，構成の統計を基に，使用頻度の高い構成に対して消費電力，性能，面積を最適化しています．また，最近のエコ・システムの実装に必要な低消費電力，低電圧動作メモリのサポートや，高速プロセッサに求められるL1キャッシュSRAM まで，幅広い用途に対応しています．

図3　ARM Processor IP，Media IP，Fabric IPの実装に最適なARM社のフィジカルIP

ひらい・ゆきひろ，のじり・なおとし
アーム(株) フィールドアプリケーションエンジニアリング スタッフエンジニア
さとう・ひろあき
アーム(株) ストラテジック アカウンツ マーケティング アシスタントマネージャー

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