EscalaX

XScale es una microarquitectura para unidades de procesamiento central diseñada inicialmente por Intel que implementa el conjunto de instrucciones de la arquitectura ARM (versión 5). XScale comprende varias familias distintas: IXP, IXC, IOP, PXA y CE (ver más a continuación), con algunos modelos posteriores diseñados como sistema en un chip (SoC). Intel vendió la familia PXA a Marvell Technology Group en junio de 2006. Marvell luego amplió la marca para incluir procesadores con otras microarquitecturas, como ARM's Cortex.

La arquitectura XScale se basa en ARMv5TE ISA sin las instrucciones de punto flotante. XScale utiliza un número entero de siete etapas y una microarquitectura supercanalizada de memoria de ocho etapas. Es el sucesor de la línea Intel StrongARM de microprocesadores y microcontroladores, que Intel adquirió de la división Digital Semiconductor de DEC como parte de un acuerdo de una demanda entre las dos compañías. Intel usó StrongARM para reemplazar su línea de procesadores RISC obsoletos, el i860 y el i960.

Todas las generaciones de XScale son procesadores ARMv5TE de 32 bits fabricados con un proceso de 0,18 μm o 0,13 μm (como en las piezas IXP43x) y tienen una memoria caché de datos de 32 KB y una memoria caché de instrucciones de 32 KB. Los procesadores multinúcleo XScale de primera y segunda generación también tienen una minicaché de datos de 2 KB (se afirma que "evita la 'pausa' de D-Cache para cambios frecuentes de flujos de datos"). Los productos basados en XScale de tercera generación tienen hasta 512 KB de caché L2 unificada.

Familias de procesadores

El núcleo XScale se utiliza en varias familias de microcontroladores fabricadas por Intel y Marvell:

• Procesadores de aplicaciones (con el prefijo PXA). Hay cuatro generaciones de procesadores de aplicaciones XScale, descritos a continuación: PXA210/PXA25x, PXA26x, PXA27x y PXA3xx.
• procesadores I/O (con el prefijo IOP).
• Procesadores de red (con el prefijo IXP).
• Procesadores de plano de control (con el prefijo IXC).
• Procesadores de electrónica de consumo (con el prefijo CE).

También hay procesadores independientes: el 80200 y el 80219 (dirigidos principalmente a aplicaciones PCI).

PXA

Los productos PXA System on a Chip (SoC) se diseñaron en Austin, Texas. Los nombres en clave para esta línea de productos son pequeñas ciudades de Texas, principalmente cerca de los arrendamientos de caza de ciervos frecuentados por el equipo de marketing de SoC para teléfonos móviles y el núcleo Intel XScale.

PXA210/PXA25x

Intel PXA255

El PXA210 era el XScale de nivel de entrada de Intel dirigido a aplicaciones de teléfonos móviles. Fue lanzado con el PXA250 en febrero de 2002 y viene con frecuencias de 133 MHz y 200 MHz.

La familia PXA25x (nombre en código Cotulla) consta de PXA250 y PXA255. El PXA250 fue la primera generación de procesadores XScale de Intel. Se podía elegir entre tres velocidades de reloj: 200 MHz, 300 MHz y 400 MHz. Salió en febrero de 2002. En marzo de 2003, la revisión C0 del PXA250 pasó a llamarse PXA255. Las principales diferencias fueron una velocidad de bus interna duplicada (100 MHz a 200 MHz) para una transferencia de datos más rápida, menor voltaje de núcleo (solo 1,3 V a 400 MHz) para un menor consumo de energía y funcionalidad de reescritura para el caché de datos, cuya falta había afectado severamente deterioro del rendimiento en el PXA250.

Características principales de Intel XScale:

• ARMv5TE
• ARM Thumb
• ARM DSP
• L1 32-KByte data and instruction cache

PXA26x

La familia PXA26x (nombre en código Dalhart) consta de PXA260 y PXA261-PXA263. El PXA260 es un procesador independiente con la misma frecuencia que el PXA25x, pero cuenta con un paquete TPBGA que es aproximadamente un 53 % más pequeño que el paquete PBGA del PXA25x. Los PXA261-PXA263 son iguales que los PXA260 pero tienen memoria Intel StrataFlash apilada encima del procesador en el mismo paquete; 16 MB de memoria de 16 bits en el PXA261, 32 MB de memoria de 16 bits en el PXA262 y 32 MB de memoria de 32 bits en el PXA263. La familia PXA26x se lanzó en marzo de 2003.

PXA27x

Intel PXA270 con 624 MHz

La familia PXA27x (nombre en clave Bulverde) consta de los procesadores PXA270 y PXA271-PXA272. Esta revisión es una gran actualización de la familia de procesadores XScale. El PXA270 tiene cuatro velocidades diferentes: 312 MHz, 416 MHz, 520 MHz y 624 MHz y es un procesador independiente sin memoria empaquetada. El PXA271 se puede sincronizar a 13, 104, 208 MHz o 416 MHz y tiene 32 MB de memoria StrataFlash apilada de 16 bits y 32 MB de SDRAM de 16 bits en el mismo paquete. El PXA272 se puede sincronizar a 312 MHz, 416 MHz o 520 MHz y tiene 64 MB de memoria StrataFlash apilada de 32 bits.

Intel también agregó muchas tecnologías nuevas a la familia PXA27x, como:

• SpeedStep: el sistema operativo puede ajustar el procesador a base de carga para ahorrar energía.
• MMX inalámbrico (nombre de código) Concan; "iwMMXt"): 43 nuevas instrucciones SIMD que contienen el conjunto completo de instrucciones MMX y las instrucciones de entero del conjunto de instrucciones SSE de Intel junto con algunas instrucciones únicas de la XScale. Wireless MMX proporciona 16 registros extra de 64 bits que pueden ser tratados como una serie de dos palabras de 32 bits, cuatro medias de 16 bits o ocho bytes de 8 bits. El núcleo XScale puede realizar hasta ocho adiciones o cuatro MAC en paralelo en un solo ciclo. Esta capacidad se utiliza para aumentar la velocidad en la decodificación y codificación de multimedia y en juegos de juegos.
• Periféricos adicionales, como una interfaz USB-Host y una interfaz de cámara.
• Interno 256 KB SRAM para reducir el consumo de energía y latencia.

La familia PXA27x se lanzó en abril de 2004. Junto con la familia PXA27x, Intel lanzó el coprocesador de gráficos integrados 2700G (nombre en código Marathon).

PXA3xx

Toradex Colibri XScale Monahans PXA290 SODIMM-module (Prototipo de Marvell PXA320 SODIMM-module)

En agosto de 2005, Intel anunció el sucesor de Bulverde, cuyo nombre en código era Monahans.

Lo demostraron mostrando su capacidad para reproducir video codificado de alta definición en una pantalla de PDA.

El nuevo procesador se mostró con una frecuencia de 1,25 GHz, pero Intel dijo que solo ofrecía un aumento del 25 % en el rendimiento (800 MIPS para el procesador PXA270 de 624 MHz frente a 1000 MIPS para los Monahans de 1,25 GHz). Desde entonces, se canceló un sucesor anunciado del procesador de gráficos 2700G, cuyo nombre en código es Stanwood. Las funciones sd de Stanwood están integradas en Monahans. Para capacidades gráficas adicionales, Intel recomienda chips de terceros como la familia de chips Nvidia GoForce.

En noviembre de 2006, Marvell Semiconductor presentó oficialmente la familia Monahans como Marvell PXA320, PXA300 y PXA310. Actualmente, PXA320 se envía en gran volumen y es escalable hasta 806 MHz. PXA300 y PXA310 ofrecen un rendimiento "escalable a 624 MHz" y son compatibles con el software PXA320.

PXA800F

Con nombre en código Manitoba, Intel PXA800F fue un SoC presentado por Intel en 2003 para su uso en teléfonos móviles habilitados para GSM y GPRS. El chip se construyó alrededor de un núcleo de procesador XScale, similar al que se había utilizado en PDA, con una velocidad de reloj de 312 MHz y fabricado con un proceso de 0,13 μm, con 4 MB de memoria flash integrada y un procesador de señal digital.

Se hizo una demostración de una placa prototipo con el chip durante el Intel Developer Forum. Intel señaló que estaba en conversaciones con los principales fabricantes de teléfonos móviles, como Nokia, Motorola, Samsung, Siemens y Sony Ericsson, sobre la incorporación de Manitoba en sus teléfonos.

O2 XM, lanzado en 2005, fue el único teléfono móvil con un uso documentado del chip Manitoba. Un ejecutivo de Intel declaró que la versión de chip utilizada en el teléfono se modificó para que fuera menos costosa que la inicial.

PXA90x

El PXA90x, cuyo nombre en código es Hermon, fue el sucesor de Manitoba con soporte 3G. El PXA90x está construido usando un proceso de 130 nm. El SoC continuó siendo comercializado por Marvell cuando adquirieron el negocio XScale de Intel.

PXA16x

Sistema PXA168 en el módulo por tianyeit.com

PXA16x es un procesador diseñado por Marvell, que combina los componentes PXA SoC diseñados anteriormente por Intel con un nuevo núcleo de CPU ARMv5TE llamado Mohawk o PJ1 de Marvell's Sheeva en lugar de usar el diseño wdc Xscale o ARM. El núcleo de la CPU se deriva del núcleo Feroceon utilizado en la línea de productos integrados de Kirkwood de Marvell, pero ampliado para compatibilidad de nivel de instrucción con XScale IWMMX.

El PXA16x ofrece un rendimiento sólido a un precio de mercado masivo para consumidores sensibles a los costos y mercados integrados, como marcos de fotos digitales, lectores electrónicos, pantallas de interfaz de usuario (UI) de impresora multifunción, teléfonos VoIP interactivos, cámaras de vigilancia IP y control del hogar. artilugio.

PXA930/935

Las series de procesadores PXA930 y PXA935 se construyeron nuevamente utilizando la microarquitectura Sheeva desarrollada por Marvell, pero se actualizaron a la compatibilidad con el conjunto de instrucciones ARMv7. Este núcleo es una arquitectura denominada Tri-core cuyo nombre en código es Tavor; Tri-core significa que admite los conjuntos de instrucciones ARMv5TE, ARMv6 y ARMv7. Esta nueva arquitectura fue un salto significativo de la antigua arquitectura Xscale. El PXA930 usa tecnología de 65 nm, mientras que el PXA935 está construido usando el proceso de 45 nm.

El PXA930 se usa en el BlackBerry Bold 9700.

PXA940

Poco se sabe sobre el PXA940, aunque se sabe que es compatible con ARM Cortex-A8. Se utiliza en BlackBerry Torch 9800 y está construido con tecnología de 45 nm.

PXA986/PXA988

Después de XScale y Sheeva, el PXA98x usa el tercer diseño de núcleo de CPU, esta vez con licencia directa de ARM, en forma de procesadores de aplicaciones Cortex A9 de doble núcleo utilizados por dispositivos como Samsung Galaxy Tab 3 7.0.

PXA1088

Es un procesador de aplicaciones Cortex A7 de cuatro núcleos con GPU Vivante.

IXC

IXC1100

El procesador IXC1100 cuenta con velocidades de reloj de 266, 400 y 533 MHz, un bus de 133 MHz, 32 KB de caché de instrucciones, 32 KB de caché de datos y 2 KB de minicaché de datos. También está diseñado para un bajo consumo de energía, utilizando 2,4 W a 533 MHz. El chip viene en el paquete PBGA de 35 mm.

PIO

La línea de procesadores IOP está diseñada para permitir que las computadoras y los dispositivos de almacenamiento transfieran datos y aumenten el rendimiento al descargar la funcionalidad de E/S de la CPU principal del dispositivo. Los procesadores IOP3XX se basan en la arquitectura XScale y están diseñados para reemplazar la familia de chips 80219 sd e i960 más antiguos. Actualmente hay diez procesadores IOP diferentes disponibles: IOP303, IOP310, IOP315, IOP321, IOP331, IOP332, IOP333, IOP341, IOP342 e IOP348. Las velocidades de reloj oscilan entre 100 MHz y 1,2 GHz. Los procesadores también difieren en el tipo de bus PCI, la velocidad del bus PCI, el tipo de memoria, la memoria máxima permitida y la cantidad de núcleos del procesador.

Procesador de red IXP

El núcleo XScale se utiliza en la segunda generación de la línea de procesadores de red IXP de Intel, mientras que la primera generación utilizó núcleos StrongARM. La familia de procesadores de red IXP abarca desde soluciones destinadas a aplicaciones de red de oficinas pequeñas y medianas, IXP4XX, hasta procesadores de red de alto rendimiento como el IXP2850, capaz de soportar velocidades de línea de hasta OC-192. En los dispositivos IXP4XX, el núcleo XScale se utiliza como procesador de control y plano de datos, lo que proporciona control del sistema y procesamiento de datos. La tarea de XScale en los dispositivos IXP2XXX suele ser proporcionar solo la funcionalidad del plano de control, con el procesamiento de datos realizado por los micromotores. Ejemplos de tales tareas del plano de control incluyen actualizaciones de tablas de enrutamiento, control de micromotores, administración de memoria.

CE

En abril de 2007, Intel anunció un procesador basado en XScale destinado a los mercados de electrónica de consumo, el Intel CE 2110 (nombre en código Olo River).

Aplicaciones

Los microprocesadores XScale se pueden encontrar en productos como la popular computadora de mano RIM BlackBerry, la familia de computadoras de bolsillo Dell Axim, la mayoría de las líneas de computadoras de mano Zire, Treo y Tungsten de Palm, versiones posteriores de Sharp Zaurus, Motorola A780, el Acer n50, la serie Compaq iPaq 3900 y muchas otras PDA. Se utiliza como CPU principal en la computadora de escritorio Iyonix PC que ejecuta RISC OS y NSLU2 (Slug) que ejecuta una forma de Linux. El XScale también se utiliza en dispositivos como PVP (Reproductores de video portátiles), PMC (Centros de medios portátiles), incluidos Creative Zen Portable Media Player y Amazon Kindle E-Book Reader, y sistemas integrados industriales. En el otro extremo del mercado, los procesadores de E/S de almacenamiento XScale IOP33x se utilizan en algunas plataformas de servidor basadas en Intel Xeon.

Venta de línea de procesadores PXA

El 27 de junio de 2006, se anunció la venta de los activos del procesador móvil XScale PXA de Intel. Intel acordó vender el negocio XScale PXA a Marvell Technology Group por un estimado de $600 millones en efectivo y la asunción de responsabilidades no especificadas. La medida tenía la intención de permitir que Intel concentrara sus recursos en sus negocios principales de servidores y x86. Marvell posee una licencia de arquitectura completa para ARM, lo que le permite diseñar chips para implementar el conjunto de instrucciones ARM, no solo licenciar un núcleo de procesador.

La adquisición se completó el 9 de noviembre de 2006. Se esperaba que Intel continuara fabricando procesadores XScale hasta que Marvell asegurara otras instalaciones de fabricación, y continuaría fabricando y vendiendo los procesadores IXP e IOP, ya que no formaban parte del acuerdo.

El esfuerzo de XScale en Intel se inició con la compra de la división StrongARM de Digital Equipment Corporation en 1998. Intel todavía tiene una licencia ARM incluso después de la venta de XScale; esta licencia es a nivel de arquitectura.