ARM kondigt uiterst zuinige Cortex-M0-cpu aan

ARM heeft de energiezuinige Cortex-M0-mcu aangekondigd. Code voor de Cortex-M0, die een energieverbruik van slechts 85μW/MHz heeft bij een kloksnelheid 50MHz, kan ook draaien op de Cortex-M3-serie.

De nieuwe processor is volgens ARM bedoeld voor gebruik in onder meer medische apparaten, verlichting, compacte voedingen, game-accessoires en regelsystemen. Ook kan de chip, in mcu-vorm of als soc, overweg met een mix van analoge en digitale signalen afkomstig van 'smart sensors'. Volgens ARM levert de Cortex-M0 '32bit-prestaties voor 8bit-prijzen'.

De Cortex-M0 bevat een ARM-kern en ondersteunende logica waaronder een debugger en een amba-interface. Het energieverbruik van 85μW/MHz wordt gerealiseerd op een speciaal 180nm-procedé, terwijl de chip bestaat uit slechts 12.000 logische poorten. Ter vergelijking: een ARM7-chipkern bevat ongeveer 40.000 gates. De Cortex-M0 ondersteunt de Thumb 2-instructieset waardoor compacte, maar krachtige code is te schrijven.

De eerste licentienemers hebben zich al gemeld voor de nieuwe zuinige processor. Zo gaat NXP de Cortex-M0-processor gebruiken in zijn chips vanwege de belofte van kleinere en zuiniger halfgeleiders, en vanwege de het feit dat code geschreven voor de Cortex-M0 ook kan draaien op NXP-chips op basis van de Cortex-M3-kern. Triad Semiconductor, een producent van mixed signal-asic's, wil de Cortex-M0 koppelen aan zijn programmeerbare analoge en digitale logica.

Reacties (21)

Allemaal heel leuk enzo, maar als ze dit op 45nm ipv 180nm zouden fabriceren zou hij dan niet nog een stuk zuiniger zijn? Of is dat te doorduur voor zo'n chip?

edit: spelling

[Reactie gewijzigd door spNk op 23 februari 2009 21:54]

Is het niet zo dat hoe kleiner het procedé hoe lager de capaciteit (Farad), hoe hoger de mogelijke frequentie maar hoe hoger de "junction" lekstroom?

Zie deze link

Second is so-called "junction leakage" from either the source or the drain into the silicon substrate, which literally happens to some degree all the time. The third cause of leakage concerns the insulator bar at the gate. With each new lithography process generation, Intel has generally made that layer thinner - recently as thin as a mere five atoms of thickness. That enables a higher-performing, faster-switching transistor," said Willoner. "But as we make it thinner, electrons leak through - it becomes porous. That's another undesirable effect."

Aangezien deze processor "maar" op 50MHz draait is de capaciteit niet zo belangrijk. Maar de lekstroom wel.

[Reactie gewijzigd door 112442 op 23 februari 2009 18:09]

Voor de gadgets waarvoor deze CPU gemaakt is, is 45 nm veel te duur, fabrikage kosten (met name maskerset) is meer dan 10x zo duur als 180 nm. En als je totale chip niet groter is dan een paar mm2 in het 180nm procede, heeft het geen zin om een kleiner procede te kiezen, tenzij je echt de snelheid nodig hebt. Meestal geldt de regel: als je ontwerp "pad limited" is (oftewel de aantal aansluitingen bepaald de grote van je chip en niet de logica + evt. analoog wat erop zit), dan is het zinvol om te kijken of het niet goedkoper is om naar een nog "ouder" process te gaan (b.v. 250nm of 350nm).

geen idee of de fabriek waar dit gemaakt wordt kleiner gaat als 180nm en misschien is er op 45nm teveel lekstroom?

Ik ben niet 100% thuis in de markt van CPU's.
Maar wat ik uit het artikel haal is deze chip dus uitermate geschikt voor domatica?

Ik gok dat je domotica bedoelt?

Anyway, het lijkt me dat deze chip heel geschikt is voor vrijwel alle draagbare apparatuur(/op batterijen) die geen specialistische chips nodig heeft(DSP, videodecoder chip etc).

Wat voor potentiële toepassingen zijn er nog meer te bedenken?

Als toe passing zou ik bijvoorbeeld denken aan het kopelen van deze sensor aan een lamp en een sensor om dan bijvoorbeeld op basis van aanwezigheid van een persoon het licht aan en uit te doen.

Ook kan ik me heel goed vorostellen dat je dit bijvoorbeeld in combinatie met alweer sensor(s) gebruikt om bijvoorbeeld industriele processen in de gaten te houden, wordt het niet te heet, te koud, is er genoeg van X bij Y gedaan en is het mengsel klaar om het naar de volgende stap van het process te sturen.

In princiepe kun je met deze redelijk simpele processor bijna alles wat je je voor kunt stellen doen, zo lang je maar in de gaten houd dat met het minimale verbruik van de processor niet heel erg hoge prestatie geleverd kunnen worden. Dus zo lang als je voornaamste eis is dat het extreem zuinig is en de snelheid niet heel erg van belang is dan kon dit wel eens een perfecte chip zijn.
Als je MP3 will decodeeren zo als ook al voorgesteld dan denk ik dat ondanks dat deze processor dat mischine heus wel kan de snelheid van de decoding toch niet echt prettig zal zijn, je kan dan waarschijnlijk beter uitwijken naar een dedicated MP3 decoder processor.

Een 32 bit CPU inzetten voor een taak die je met een 8 bit CPU makkelijk aankan? Het lijkt me dat de rechtvaardiging toch in wat meer high end toepassingen gezocht dient te worden.

De toepassingsgebied van 8-bit cpu's worden ook steeds meer high-end. Waar men nu 8-bit processoren gebruikt, wil men ook steeds meer kunnen.

Dit bordje met een oudere cortex kan video en muziek afspelen dus deze zal het ook wel kunnen.

Dat is een Cortex A8 die op meer dan 600MHz kan lopen.
Dat is niet vergelijkbaar met een Cortex M0. de A8 richt zich op de zwaardere taken en heeft een MMU waardoor je geavanceerde operating systemen zoals Windows CE en Linux kan draaien. de M0 richt zich meer op microcontrollers die vaak batterij gevoedt worden.

De Cortex M0 is beter te vergelijken met de Cortex M3 welke ongeveer 100MHz max klok frequentie heeft, waarschijnlijk ligt de maximale klok frequentie van de M0 nog een stuk lager en is de maximale frequentie niet ver boven de 50MHz. 50MHz is net genoeg om MP3 te decoden op niet al te hoge bitrates (Er bestaan software MP3 decoders voor ARM7 chips die op ongeveer 60MHz lopen.).

[Reactie gewijzigd door Sphere- op 23 februari 2009 19:12]

Je slaat het belangrijkste verschil over: De Cortex M-serie implementeert slechts een subset van de ARM-instructieset: Namelijk alleen de Thumb2-mode van de processor. De processor is daarmee incompatibel met alle bestaande ARM-code. De Cortex M kan dus technisch eigenlijk geen ARM-processor genoemd worden (uiteraard gebeurt dat wel vanwege marketing). De Cortex-A serie implementeert de gehele ARM-instructieset en is wel een echte ARM.

Volgens mij is dit voornamelijk bedoelt voor sensoren en schakelaars.
Overigens wie zegt dat deze chip niet prima in staat is MP3s te decoderen?

En wat dacht je er van om deze chip is router in te zetten? (Geen idee of dit kan.)

Ik denk dat deze chip best in staat is om MP3 te decoderen, maar hij is er niet dedicated voor gemaakt. Het zal dus kunnen, alleen de vraag is of het snel genoeg kan.
Als je b.v. gebruik maakt van de thumb instructieset, levert dat een tijdwinst op in de hoeveelheid instructies die uitgevoerd kunnen worden door de processor, echter deze instructieset maakt gebruik van de 32-bits interne bus met 16-bits instructies. Dit levert tijdwinst op, maar kan ook nadelig zijn (beperkte instructieset). Voor interatielussen en DSP aangelegenheden kan ik voordeel hebben. Echter met het heen en weer kopieren van data kan dit weer nadelig zijn

Overigens wie zegt dat deze chip niet prima in staat is MP3s te decoderen?

Volgens mij zijn er al een tijdje 'dedicated' MP3 chips, dus dat zou alleen maar handig zijn als het een chip was die meerdere taken zou moeten doen.

kan wel iets voor speelgoed zijn , er is genoeg rotzooi uit china dat op batterijen loopt en wel iets meer rekenkracht kan gebruiken om cooler te worder

Ik ben onder de indruk van wat ARM allemaal voor elkaar krijgt met hun designs; hun M3 core heeft er feitelijk voor gezorgd dat je als ontwikkelaar de hele 16bit generatie kunt vergeten.
Nu zetten ze met hun M0 core een 32bitter tegenover de zuinigste 8bitters. Hoog tijd om die dino's weg te doen

3.1 µA bij 1.6V en 12MIPS en met interne oscilator zelfs maar 650nA! http://www.atmel.com/ad/picopower/, is toch nog even een paar factoren minder dan deze. Ook de ontwikkeling in 8 bit controllers gaat gewoon door!

edit:
interne oscilator info toegevoegd

[Reactie gewijzigd door Vastloper op 24 februari 2009 12:18]

2.98 milliampere bedoel je ?

Atmel: 2.98 mA als ie aktief is --> 2.98 mA * 1.6V / 12 = +/- 0.4 mW / MIPS
M0 : 0.085 mW/MHz / 0.90 MIPS/MHz = 0.09 mW/MIPS

Vergeet niet dat hier meerdere processors van in 1 systeem geplaatste kunnen worden. Een mp3 speler kan al snel op 2/4 van deze processors runnen en ook nog heel energiezuinig zijn.