ARM9

ARM9は、 ARM Holdingsがマイクロコントローラ用にライセンス供与した32ビット RISC ARMプロセッサコアのグループです。^[1] ARM9コアファミリは、ARM9TDMI、ARM940T、ARM9E-S、ARM966E-S、ARM920T、ARM922T、ARM946E-S、ARM9EJ-S、ARM926EJ-S、ARM968E-S、ARM996HSで構成されています。ARM9コアは1998年から2006年にかけてリリースされましたが、新しいIC設計には推奨されなくなりました。推奨される代替品には、ARM Cortex-A、ARM Cortex-M、およびARM Cortex-Rコアがあります。^[2]

この設計世代では、ARMはフォン・ノイマン・アーキテクチャ（プリンストン・アーキテクチャ）から、命令バスとデータバス（およびキャッシュ）が別々になっている（修正された、つまり分割キャッシュである）ハーバード・アーキテクチャに移行し、潜在的な速度が大幅に向上しました。^[3]これらのコアを統合するシリコンチップのほとんどは、修正されたハーバード・アーキテクチャ・チップとしてパッケージ化され、分離されたCPUキャッシュと密結合メモリ の反対側にある2つのアドレスバスが組み合わされます。

異なる ARM アーキテクチャ バージョンを実装する 2 つのサブファミリがあります。

ARM7コアに比べてトランジスタ数を増やすことで実現した主な改善点は以下の通りである。 ^[4]

• 熱の発生が減少し、過熱のリスクが低くなります。
• クロック周波数の向上。3 ステージ パイプラインから 5 ステージ パイプラインに移行すると、同じシリコン製造プロセスでクロック速度が約 2 倍になります。
• サイクル カウントの改善。変更されていない多くの ARM7 バイナリは、ARM9 コアで実行するのに約 30% 少ないサイクル数を要することが測定されました。主な改善点は次のとおりです。
  • ロードとストアが高速化され、多くの命令が 1 サイクルで済むようになりました。これは、修正されたハーバード アーキテクチャ (バスとキャッシュの競合の削減) と新しいパイプライン ステージの両方によって実現されています。
  • パイプラインのインターロックを公開し、コンパイラの最適化を有効にしてステージ間のブロックを削減します。

さらに、一部の ARM9 コアには、乗算累算などの「拡張 DSP」命令が組み込まれており、デジタル信号処理アルゴリズムのより効率的な実装をサポートします。

フォン ノイマン アーキテクチャからの切り替えには、命令フェッチでデータが追い出されないように (逆も同様)、非統合キャッシュの使用が必要でした。ARM9 コアにはデータとアドレスのバス信号が別々に用意されており、チップ設計者はこれをさまざまな方法で使用しています。ほとんどの場合、命令とデータの両方に使用されるフォン ノイマン スタイルのアドレス空間の少なくとも一部を、通常はDRAMインターフェイスとNOR フラッシュメモリで使用できる外部バス インターフェイスに接続するAHBインターコネクトに接続します。このようなハイブリッドは、純粋なハーバード アーキテクチャ プロセッサではなくなりました。

ARM Holdings は、自社設計に基づく CPU デバイスの製造も販売も行わず、関心のある当事者にプロセッサ アーキテクチャのライセンスを供与しています。ARM は、コストと成果物が異なるさまざまなライセンス条件を提供しています。すべてのライセンシーに対して、ARM は ARM コアの統合可能なハードウェア記述、完全なソフトウェア開発ツールセット、およびARM CPU を含む 製造されたシリコンの販売権を提供します。

統合デバイス メーカー (IDM) は、ARM プロセッサIPを合成可能な RTL ( Verilogで記述)として受け取ります。この形式では、アーキテクチャ レベルの最適化と拡張を実行できます。これにより、メーカーは、クロック速度の向上、消費電力の低減、命令セットの拡張、サイズの最適化、デバッグ サポートなどのカスタム設計目標を達成できます。特定の ARM CPU チップにどのコンポーネントが含まれているかを確認するには、メーカーのデータシートと関連ドキュメントを参照してください。

ARM MPCoreファミリーのマルチコアプロセッサは、非対称（AMP）または対称（SMP）マルチプロセッサプログラミングパラダイムを使用して記述されたソフトウェアをサポートします。AMP開発の場合、MPCore内の各中央処理装置は独立したプロセッサと見なすことができ、従来のシングルプロセッサ開発戦略に従うことができます。^[5]

ARM9TDMI は、人気のARM7TDMIコアの後継であり、ARMv4Tアーキテクチャに基づいています。このコアに基づくコアは、32 ビット ARM と 16 ビット Thumb 命令セットの両方をサポートし、次の機能を備えています。

• 16KBのI/DキャッシュとMMUを備えたARM920T
• 8KBのI/DキャッシュとMMUを備えたARM922T
• キャッシュとメモリ保護ユニット (MPU) を備えた ARM940T

ARM9E とその兄弟である ARM9EJ は、基本的なARM9TDMIパイプラインを実装していますが、DSP 風の命令セット拡張を含む ARMv5TE アーキテクチャのサポートが追加されています。さらに、乗算器ユニットの幅が 2 倍になり、ほとんどの乗算操作に必要な時間が半分になりました。32 ビット、16 ビット、場合によっては 8 ビットの命令セットをサポートしています。

• ARM926EJ-Sは、ハードウェアで8​​ビットJavaバイトコードを直接実行できるARM JazelleテクノロジとMMUを搭載しています。
• ARM946
• ARM966
• ARM968

TI -Nspire CX（2011）およびCX II（2019）グラフ電卓は、それぞれ132MHzおよび396MHzのクロック速度のARM926EJ-Sプロセッサを使用しています。^[6]

ARM920T

• アトメルAT91RM9200 ^[7]
• Cirrus Logic EP9315 ARM9 CPU、200 MHz
• NXP i.MX1
• サムスンS3C2410、S3C2440、S3C2442、S3C2443

ARM922T

• ミクレル/ケンディン KS8695
• NXP LH7A4xx

ARM925T

• テキサスインスツルメンツOMAP 1510

ARM926EJ-S

• アスピード AST2400
• サイプレスセミコンダクタEZ-USB FX3
• マイクロチップテクノロジー（旧アトメル）AT91SAM9260、^[7] AT91SAM9G、^[8] AT91SAM9M、^[9] AT91SAM9N/CN、^[10] AT91SAM9R/RL、^[11] AT91SAM9X、^[12] AT91SAM9XE ^{[13] （} AT91SAM9を参照）
• 任天堂 スターレット（Wiiコプロセッサ）^[14]
• ヌヴォトンNUC900
• NXP（旧フリースケールセミコンダクター）i.MX2シリーズ、^[15]（I.MXを参照）、LPC3100およびLPC3200シリーズ^[16]
• サムスン S3C2412、S3C2416、S3C2450
• STマイクロエレクトロニクスノマディック
• Texas Instruments OMAP 850、750、733、730、5912（Bosch 向けに顧客専用バージョンとして製造された 5948 も含む）、1610
• テキサスインスツルメンツ Sitara AM1x、OMAP L137/L138、Davinci DA830/DA850/DM355/DM365
• HP iLO 4 ^[17]ベースボード管理コントローラ
• 5Vテクノロジー5VT1310/1312/1314
• STマイクロエレクトロニクスSPEAr300/600 ^[18]
• VIA WonderMedia 8505 および 8650

ARM940T

• コネクサントCX22490 STB SoC

ARM946E-S

• 任天堂NTR-CPU（ニンテンドーDS CPU）、TWL-CPU（ニンテンドーDSi CPU、DSと同じだが67MHzではなく133MHzでクロックされる）^[19]
• NXPネクスペリアPNX5230

ARM966E-S

• LSIロジックLSI53C1030
• STマイクロエレクトロニクスSTR9 ^[20]

ARM968E-S

• NXPセミコンダクター ズLPC2900

参照されていない ARM9 コア

• アニカ AK32xx
• アトメル AT91CAP9
• CSRクアトロ 4300
• 中心性アトラス III
• デジNS9215、NS9210 ^[21]
• ハイシリコンキリンK3V1
• インフィニオンテクノロジーズS-GOLDlite PMB 8875
• リープフロッグLF-1000
• NXP Semiconductors (旧Freescale Semiconductor ) i.MX1x
• メディアテックMT1000、MT6235-39、MT6268、MT6516
• Karotzで使用される PRAGMATEC RABBITV3 (ARM920T rev 0 (v4l) )
• クアルコムMSM6xxx
• クアルコム アセロスAR6400
• テキサスインスツルメンツTMS320DM365/TMS320DM368 ARM9EJ-S
• ジログアンコール！32

すべての ARM チップに関するドキュメントの量は、特に初心者にとっては気が遠くなるほどで​​す。過去数十年間のマイクロコントローラに関するドキュメントは、1 つのドキュメントに簡単にまとめることができますが、チップが進化するにつれて、ドキュメントも増えてきました。すべての ARM チップに関するドキュメント全体を把握するのは特に困難です。これは、IC メーカーからのドキュメントと CPU コア ベンダー ( ARM Holdings ) からのドキュメントで構成されるためです。

典型的なトップダウンのドキュメント ツリーは、次のような構成です。高レベルのマーケティング スライド、正確な物理チップのデータシート、同じシリーズ内の物理チップの一般的な周辺機器やその他の側面を説明する詳細なリファレンス マニュアル、チップ内の正確な ARM コア プロセッサのリファレンス マニュアル、すべての命令セットの詳細な説明を含むコアの ARM アーキテクチャのリファレンス マニュアル。

ドキュメントツリー（上から下へ）

1. IC メーカーのマーケティング スライド。
2. IC メーカーのデータシート。
3. IC メーカーのリファレンスマニュアル。
4. ARM コアのリファレンス マニュアル。
5. ARM アーキテクチャのリファレンス マニュアル。

IC メーカーには、評価ボードのユーザー マニュアル、アプリケーション ノート、開発ソフトウェアの開始方法、ソフトウェア ライブラリ ドキュメント、正誤表などの追加ドキュメントがあります。

• ARMアーキテクチャ
• ARM アーキテクチャとコアのリスト
• ジャンクション
• 割り込み、割り込みハンドラ
• リアルタイム オペレーティング システム、リアルタイム オペレーティング システムの比較

ウィキメディア・コモンズには、 ARM9に関連するメディアがあります。

ARM9公式ドキュメント

• ARM9公式サイト
• アーキテクチャリファレンスマニュアル: ARMv4/5/6
• コアリファレンスマニュアル: ARM9E-S、ARM9EJ-S、ARM9TDMI、ARM920T、ARM922T、ARM926EJ-S、ARM940T、ARM946E-S、ARM966E-S、ARM968E-S
• コプロセッサリファレンスマニュアル: VFP9-S (浮動小数点)、MOVE (MPEG4)

クイックリファレンスカード

• 命令: Thumb (1)、ARM および Thumb-2 (2)、ベクトル浮動小数点 (3)
• オペコード: Thumb (1、2)、ARM (3、4)、GNU アセンブラ ディレクティブ 5。