XScale

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XScale ist Intels Implementierung der fünften Generation der ARM-Architektur basierend auf dem ARM-v5TE Befehlssatz ohne Gleitkomma-Befehle. Die XScale-Prozessorfamilie gehört zur Gruppe der RISC-Architekturen. Sie findet vor allem in PDAs, bei portablen DVD-Spielern und im Embedded-Bereich Anwendung.

Geschichte[Bearbeiten]

Im Rahmen eines Rechtsstreit zwischen Intel und der Halbleiter-Abteilung von DEC übernahm Intel als Nebeneffekt Rechte an der ARM-Architektur sowie deren StrongARM-Mikrocontrollerlinie. Damit suchte Intel zunächst ihre im Absatz einbrechende Linie von nicht mehr zeitgemäßen RISC-Prozessoren (i860 und i960) zu ersetzen. Der später kreierte Begriff XScale beschreibt nichts anderes als Intels Weiterführung von Prozessoren und Controllern der ARM-Linie.

XScale-Familien[Bearbeiten]

Es gibt vier Generationen von XScale-Prozessoren: PXA210/PXA25x, PXA26x, PXA27x und PXA3xx.

Gemeinsamkeiten aller XScale-Prozessoren[Bearbeiten]

Alle Generationen von XScale sind 32-Bit-ARM-v5TE-Prozessoren, die mit einem 0,18-µm-Prozess hergestellt sind, und haben einen 32-KB-Datencache und einen 32-KB-Befehlscache. Außerdem haben alle einen 2-KB-Mini-Daten-Cache.

PXA210[Bearbeiten]

Der PXA210 war Intels Einstiegs-XScale, der für Mobilfunkanwendungen vorgesehen war. Er kam zeitgleich mit dem PXA250 im Februar 2002 auf den Markt und war mit 133 oder 200 MHz erhältlich.

PXA25x[Bearbeiten]

Die PXA25x-Familie besteht aus dem PXA250 und PXA255.

Der PXA250 war Intels erste Generation von XScale-Prozessoren. Es gab ihn mit drei Taktraten: 200 MHz, 300 MHz und 400 MHz. Er kam im Februar 2002 in der Chip-Version A heraus. Aber auch noch die zweite Version B war mit diversen Fehlern behaftet, die mit aufwendigen Bugfixes in der Software korrigiert werden mussten.

Der PXA255 kam im März 2003 als Ersatz seines Vorgängers heraus und war als Chip-Version C des PXA250 geplant. Der Hauptunterschied war eine verdoppelte interne Bus-Geschwindigkeit (von 100 MHz auf 200 MHz) für schnelleren Datenaustausch und eine niedrigere Betriebsspannung (nur 1,3 V bei 400 MHz) zur Reduzierung der Leistungsaufnahme.

PXA26x[Bearbeiten]

Die PXA26x-Familie besteht aus dem PXA260 und PXA261-PXA263.

Der PXA260 ist ein Stand-Alone-Prozessor mit der gleichen Taktrate wie die PXA25x, aber das Gehäuse ist um 53 % kleiner.

Die PXA261-PXA263 sind mit dem PXA260 identisch, aber haben zusätzlichen internen Speicher im Prozessor. 16 MB 16-Bit-StrataFlash-Speicher im PXA261, 32 MB 16-Bit-StrataFlash-Speicher im PXA262 und 32 MB 32-Bit-StrataFlash-Speicher im PXA263. Die PXA26x-Familie kam im März 2003 heraus.

PXA27x (Bulverde)[Bearbeiten]

Die PXA27x-Familie (mit dem Codenamen Bulverde) besteht aus den PXA270- und PXA271-PXA272-Prozessoren.

Den PXA270 gibt es in vier verschiedenen Taktraten (312 MHz, 416 MHz, 520 MHz und 624 MHz) und ist ein Stand-Alone-Prozessor ohne integrierten Speicher.

Der PXA271 kann vier verschiedenen Taktraten (13 MHz, 104 MHz, 208 MHz und 416 MHz) und hat 32 MB 16-Bit-StrataFlash-Speicher und 32 MB 16-Bit-SDRAM im gleichen Gehäuse.

Der PXA272 kann mit 312 MHz, 416 MHz oder 520 MHz getaktet werden und hat einen integrierten 64 MB 32-Bit-StrataFlash-Speicher.

Intel hat bei der PXA27x-Familie mehrere neue Funktionalitäten hinzugefügt:

  • Wireless SpeedStep: um Strom zu sparen, taktet sich der Prozessor in Abhängigkeit von der Rechenlast automatisch herunter.
  • Wireless MMX: 43 neue SIMD-Befehle, die den vollen MMX-Befehlssatz enthalten und die Ganzzahl-Befehle von Intels SSE-Befehlssatz zusammen mit einigen Befehlen, die einzigartig für den XScale sind. Sie werden verwendet, um die Geschwindigkeit beim Kodieren und Dekodieren von Multimedia sowie bei Spielen zu steigern.

Die PXA27x-Familie wurde im April 2004 auf den Markt gebracht. Zusammen mit der PXA27x-Familie hat Intel den 2700G-Embedded-Grafik-Coprozessor herausgebracht.

PXA3xx (Monahans)[Bearbeiten]

Toradex Colibri Monahans PXA290-SODIMM-Modul, Prototyp des Marvell PXA320 SODIMM-Moduls

Im August 2005 hat Intel den Nachfolger des Bulverde-PXA270-Prozessors mit dem Codenamen Monahans vorgestellt. Der neue Monahans-Prozessor wurde mit 1.25 GHz betrieben. Intel gab eine Leistungssteigerung von 25 % gegenüber dem Bulverde-Prozessor an (800 MIPS für den 624 MHz PXA270-Prozessor gegenüber 1000 MIPS für den 1,25 GHz Monahans). Der Nachfolger des 2700G-Grafikprozessors mit dem Codenamen Standwood wurde von Intel abgekündigt. Einige Merkmale des Standwood-Grafikprozessors sind bereits in den Monahans-Prozessor integriert. Bei Bedarf an zusätzlicher Grafikfunktionalität empfiehlt Intel den Einsatz von Fremdprodukten, wie etwa die Chip-Familie Nvidia GoForce.

Seit November 2006 sind die Prozessoren der PXA3xx-Reihe von Marvell Semiconductors im Handel erhältlich.

Peripherie[Bearbeiten]

Mit XScale-Prozessoren sind derzeit bis zu 128 MByte des von Intel speziell für den mobilen Einsatz entwickelten StrataFlash-Speichers direkt adressierbar. An SDRAM können bis zu 256 MByte (beim PXA270 bis zu 1 GByte) angesteuert werden. Zusätzlich sind noch 64 MByte Adressraum für langsame I/O-Devices oder schnellen SRAM verfügbar, dieser Adressraum kann auf Kosten des anschließbaren Flash (in 32-MByte-Schritten) vergrößert werden.

Anwendungen des XScale[Bearbeiten]

Der XScale-Mikroprozessor wird in zahlreichen PDAs verwendet, wie dem Palm Tungsten C oder dem Dell Axim X50 und X51. Außerdem wird der XScale in Portable Media Player (tragbare Videoabspielgeräte) wie dem Zen genutzt.

Einige Firmen bieten baukastenartige Systeme oder Einplatinen-Computer (SBC) mit Prozessoren dieser Familie an und machen die Architektur damit auch für industrielle Anwendungen nutzbar. Diese Firmen bieten meist auch CPU-Module zur Evaluierung (kurz EVMs) und Board Support Packages (BSPs) mit Anwendungsbeispielen an, um dem potentiellen Kunden den Einstieg in die Entwicklung eigener Lösungen zu erleichtern.

Verkauf der Geschäftssparte[Bearbeiten]

Am 27. Juni 2006 gab Intel den Verkauf seiner Kommunikations- und Applikationsprozessorsparte an die Marvell Technology Group für zum Zeitpunkt des Verkaufs umgerechnete 476 Mio. Euro (600 Mio US-Dollar) bekannt. Nachdem die vertraglich vereinbarte fünfmonatige Übergangsfrist mittlerweile beendet ist, hat Marvell nun die nächste Generation der Prozessoren vorgestellt. Die neue Generation PXA3xx wird demnach nicht mehr bei Intel gefertigt.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: XScale – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien