(Translated by https://www.hiragana.jp/)
Blackfin - Wikipedia コンテンツにスキップ

Blackfin

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア（Wikipedia）』

Blackfin は、デジタルシグナルプロセッサ（DSP）機能きのうを組くみ込こんだ16/32ビットマイクロプロセッサファミリであり、小型こがたで省しょう電力でんりょくのマイクロコントローラとして使つかわれている。オペレーティングシステムを動作どうささせ、同時どうじにH.264ビデオエンコーディングのような複雑ふくざつな数値すうち的てきタスクを並行へいこうして行おこなう、低てい消費しょうひ電力でんりょくの統合とうごうプロセッサアーキテクチャである。

開発かいはつキットがいくつか存在そんざいし、Linuxもサポートされている。現在げんざいは、アナログ・デバイセズが製造せいぞうしている。

アーキテクチャ

[編集へんしゅう]

Blackfin プロセッサは、インテルとアナログ・デバイセズが共同きょうどう開発かいはつした MSA（Micro Signal Architecture）というSIMDアーキテクチャに基もとづく32ビットRISC MCU プログラミングモデルを使用しようしている。

Blackfin プロセッサアーキテクチャは2000年ねん12月に発表はっぴょうされ、2001年ねん6月がつの Embedded Systems Conference で実物じつぶつが初はつ公開こうかいされた。

Blackfin アーキテクチャは、アナログ・デバイセズのSHARCアーキテクチャとインテルのXScaleアーキテクチャのそれぞれの長所ちょうしょを取とり入いれ、そこにデジタルシグナルプロセッサ機能きのうとマイクロコントローラ機能きのうを統合とうごうしたものである。Blackfin/MSA と XScale/ARM や SHARC には様々さまざまな相違そうい点てんがあるが、統合とうごうによって性能せいのうとプログラム容易ようい性せいが向上こうじょうし、これまでのDSPやRISCにはない低てい消費しょうひ電力でんりょくを実現じつげんした。

Blackfin アーキテクチャを実装じっそうしたCPUは各種かくしゅあり、それぞれ特定とくていの応用おうよう分野ぶんやを想定そうていしている。Blackfin ファミリは下表かひょうの通とおりである。アナログ・デバイセズの製品せいひん一覧いちらんはこちらにある。

ﾌﾟﾛｾｯｻ

ADSP-

最大さいだい

ｸﾛｯｸ
(MHz)

ｺｱ数すう L1

(KB)

L2

(KB)

ｵﾝﾁｯﾌﾟ

ﾌﾗｯｼｭ

ﾎｽﾄ

ﾎﾟｰﾄ

ｺｰﾄﾞｾｷｭﾘﾃｨ ｲｰｻﾈｯﾄ
MAC 		SD/
SDIO 		PPIs

(ﾋﾞｯﾄ)

SD-RAM USB ATAPI CAN I²C (TWI) SPI UART SPORT GPIO

(ﾋﾟﾝ)

MXVR
命令めいれい

SRAM
(ｷｬｯｼｭ)

ﾃﾞｰﾀ

SRAM
(ｷｬｯｼｭ)
ｽｸﾗｯﾁ

SRAM 16 18/

24

BF5221 600 1 64 (16) 64 (32)
4		 - - Yes Yes - - 1 0 SDR
x16		 - - 1 1 2 48 -
BF5251 2.0
OTG
BF5271 1
BF542 - - 1 DDR
x16		 1 2 3 152
BF544 533 64 Yes - 1 - 2
BF548 600 128 1 2.0
OTG		 1 3 4
BF549 533 1
BF531 400 32 (16) 16 (16)
4		 - - - - SDR
x16		 - - - 1 2 16 -
BF532 48 (16) 32 (32)
4
BF533 600 80 (16) 64 (32)
4
BF534 500 64 (16) 1 1 48
BF536 32 (32)
4		 1
BF537 600 64 (32)
4
BF538 500 80 (16) - 2 3 4 54
BF538F 512
1024
BF539 - 38 1
BF539F 512
1024
BF561 600 2 64 (16)
per core		 64 (32)
4
per core		 128 - 2 SDR
x32		 - 1 2 48 -
BF535 350 1 16 32
4		 256 - SDR
x16		 1.1 2 16

1 BF52xC ファミリには、48kHzきろへるつ、ステレオ音声おんせいCODEC (2xADCs, 2xDACs) が内蔵ないぞうされている。

上うえの表ひょうに付つけ加くわえると、Blackfin プロセッサには共通きょうつうして以下いかの周辺しゅうへん機器ききが内蔵ないぞうされている。

機能きのう

[編集へんしゅう]

コア機能きのう

[編集へんしゅう]

Blackfin のコアが何なにであるかは、見方みかたによって異ことなる。

ISAも高度こうどな表現ひょうげん能力のうりょくを有ゆうし、アセンブラプログラマやコンパイラがハードウェア機能きのうを利用りようしてアルゴリズムを高度こうどに最適さいてき化かすることを可能かのうにしている。

メモリとDMA

[編集へんしゅう]

Blackfin はバイト単位たんいのアドレス指定していが可能かのうな平坦へいたんなメモリ空間くうかんを使つかっている。内蔵ないぞうL1メモリ、内蔵ないぞうL2メモリ、外部がいぶメモリ、メモリマップされた制御せいぎょレジスタ群ぐんなどは、全すべてこの32ビットアドレス空間くうかんに存在そんざいしている。

L1内蔵ないぞうSRAMメモリは、ハーバード・アーキテクチャであり、コアのクロック速度そくどで動作どうさする。命令めいれいメモリとデータメモリは、それぞれ独立どくりつしてコアと専用せんようメモリバスで接続せつぞくされていて、コアとL1メモリ間あいだでは高速こうそくなデータ転送てんそうが可能かのうとなっている。

L1メモリは、命令めいれいとデータそれぞれ独立どくりつしてキャッシュメモリとして使つかうこともできる。

一部いちぶのBlackfinプロセッサには64KBから256KBのL2メモリがある。このメモリはコアのクロック速度そくどより遅おそい。L2メモリ上じょうでは命令めいれいとデータが混在こんざい可能かのうである。

Blackfinプロセッサは外部がいぶメモリとして SDRAM、DDR-SDRAM、NORフラッシュ、NANDフラッシュ、SRAM をサポートしている。また、一部いちぶのBlackfinには ATAPI や SD/SDIO といったインタフェースがサポートされている。これらは、外部がいぶメモリ空間くうかんとして数すう百ひゃくメガバイトをサポート可能かのうである。

コアとメモリシステムの組くみ合あわせでDMAエンジンを構成こうせいでき、任意にんいの周辺しゅうへん機器ききと主しゅメモリ（および外部がいぶメモリ）との間あいだでやり取とりが可能かのうである。プロセッサは各かく周辺しゅうへん機器ききと専用せんようのDMAチャンネルを持もっていて、リアルタイムの動画どうがエンコーディング/デコーディングなども可能かのうとする程度ていどの高たかいスループットを提供ていきょうしている。

マイクロコントローラとしての機能きのう

[編集へんしゅう]

Blackfinアーキテクチャは、マイクロプロセッサやマイクロコントローラに共通きょうつうして見みられる特徴とくちょうを備そなえている。これによってBlackfinは商用しょうようまたはオープンソースの各種かくしゅオペレーティングシステムを効率こうりつ的てきに実行じっこうできるようになっている。

メモリ保護ほごユニット（Memory Protection Unit、MPU）
全すべてのBlackfinプロセッサに内蔵ないぞうされている。MPUは、メモリ空間くうかん全体ぜんたいについて保護ほごとキャッシュ戦略せんりゃくを提供ていきょうする。これによって、ThreadX、µC/OS-II、Linux といったRTOSやカーネルが動作どうさ可能かのうとなっている。MPU はいわゆるメモリ管理かんりユニット（MMU）にあるようなアドレス変換へんかん機構きこうは持もたないため、仮想かそう記憶きおくやプロセス毎ごとのアドレス空間くうかんはサポートしていない。このため、Blackfinでは仮想かそう記憶きおくを前提ぜんていとした WinCE や QNX のようなOSはサポートできない。なお、Blackfin の文書ぶんしょには MPU を MMU と呼よんでいるものが多おおいので注意ちゅういが必要ひつようである。
ユーザー/スーパーバイザーモード
Blackfinには、スーパーバイザー、ユーザー、エミュレーションの3つのCPUモードがある。スーパーバイザーモードでは、全ぜんプロセッサリソースにアクセス可能かのうである。しかし、ユーザーモードでは、システムリソースやメモリ領域りょういきを保護ほごできる（MPUの機能きのうを利用りよう）。最近さいきんのOSでは、カーネルがスーパーバイザーモードで動作どうさし、通常つうじょうのスレッド/プロセスはユーザーモードで動作どうさする。スレッドはクラッシュしたり、保護ほごされたリソース（メモリ、周辺しゅうへん機器きき、その他た）にアクセスしようとしたとき、例外れいがいが発生はっせいし、カーネルが問題もんだいのスレッド/プロセスを停止ていしさせる。
可変長かへんちょうRISC風ふう命令めいれいセット
Blackfinの命令めいれいは、16ビット、32ビット、64ビットのものがある。よく使つかわれる制御せいぎょ命令めいれいは16ビットで、DSPなどの命令めいれいは32ビットや64ビットになっている。これによって、コード密度みつどを高たかめている。Blackfinの命令めいれいセットには、動画どうがや画像がぞうの圧縮あっしゅく・伸張しんちょうアルゴリズムに使つかわれるピクセル処理しょりの補助ほじょとなる media processing extensions が含ふくまれている。

周辺しゅうへん機器きき

[編集へんしゅう]

Blackfin プロセッサは、様々さまざまな周辺しゅうへん機器きき接続せつぞく手段しゅだんを有ゆうする。

  • USB 2.0 OTG (On-The-Go)
  • ATAPI
  • MXVR : MOST (Media Oriented Systems Transport) Network Interface Controller。MOST は SMSCの登録とうろく商標しょうひょうである。
  • PPI (Parallel Peripheral Interface) : パラレル入出力にゅうしゅつりょくポート。LCD、ビデオエンコーダ（ビデオDAC）、ビデオデコーダ（ビデオADC）、CMOSイメージセンサ、CCDイメージセンサその他たのデバイスを接続せつぞくできる。PPIは最高さいこう65MHzまでの速度そくどで動作どうさし、8ビットから16ビット幅はばで構成こうせい可能かのうである。
  • SPORT : 同期どうき式しきの高速こうそくシリアルポート。TDM、I2S（Inter-IC Sound）などの転送てんそうモードをサポートし、ADC、DAC、他たのプロセッサ、FPGA などと接続せつぞくする。
  • CAN : 自動車じどうしゃや産業さんぎょう用ようエレクトロニクスでよく使つかわれている広域こういきかつ低速ていそくなシリアルバス。
  • UART（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）: RS-232機器きき（PC、モデム、PC周辺しゅうへん機器ききなど）、MIDI機器きき、IrDA機器ききとの双方向そうほうこう通信つうしんを可能かのうにする。
  • SPI : 組くみ込こみシステム向むけの高速こうそくシリアルバス。
  • I²C : 低速ていそくシリアルバス。

全すべての周辺しゅうへん制御せいぎょレジスタは通常つうじょうのアドレス空間くうかん内ないにメモリマップされているため、設定せっていは容易よういである。

開発かいはつツール

[編集へんしゅう]

アナログ・デバイセズは独自どくじの開発かいはつツール CROSSCORE（VisualDSP++）を提供ていきょうしているが、それ以外いがいにも Green Hills Software の MULTI IDE、Blackfin 向むけGNUコンパイラコレクション、National Instruments の LabVIEW Embedded Module などがある。

サポートOS

[編集へんしゅう]

Blackfin をサポートするOSを下表かひょうに示しめす。

Blackfin向むけOS/RTOS/カーネル
名称めいしょう 種類しゅるい 備考びこう
µClinuxディストリビューション オープンソース/GPL 通常つうじょうのLinuxカーネルに統合とうごうされており、各種かくしゅアプリケーションがある。
ThreadX 商用しょうよう
Nucleus
Fusion RTOS
µC/OS-II 商用しょうよう/ソース利用りよう可能かのう
velOSity 商用しょうよう
INTEGRITY
RTEMS オープンソース/GPL
T2 SDE
VDK 商用しょうよう アナログ・デバイセズのリアルタイム・カーネル。VisualDSP++ に同どう梱こり
TOPPERS/JSP オープンソース μみゅーITRON4.0仕様しよう

外部がいぶリンク

[編集へんしゅう]
CISC
過去かこ
現行げんこう
RISC
過去かこ
現行げんこう
「https://ja.wikipedia.org/w/index.php?title=Blackfin&oldid=96038934」から取得しゅとく