Cortex M0+: ARMs kleinste CPU mit 0,01 Quadratmillimetern

Der energieeffizienteste Prozessor der Welt soll er sein - der neue Cortex M0+ alias Flycatcher. ARM hat sein für Microcontroller vorgesehenes Design nun auch an 32-Bit-Umgebungen angepasst, in denen er sehr hohe Leistung erbringen soll.

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Blockdiagramm des Cortex-M0+
Blockdiagramm des Cortex-M0+ (Bild: ARM)

Der Cortex M0+ ist eine Weiterentwicklung des M0, der von 50 ARM-Lizenznehmern als Microcontroller eingesetzt wird. Solche Chips steuern zum Beispiel Haushaltsgeräte oder medizinische Apparate, aber auch Eingabegeräte für Spielekonsolen und eine Vielzahl weitere Geräte, wo nur wenig Rechenleistung, aber sehr geringe Leistungsaufnahme entscheidend sind.

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So soll auch der M0+ in kleinster Konfiguration nur 3 Mikrowatt pro Megahertz aufnehmen. Das gilt für eine Fertigung mit 40 Nanometern Strukturbreite, bei den verbreiteteren Techniken wie 90-Nanometer-Low-Power (90LP) sind es auch nur 11 Mikrowatt pro Megahertz.

Gegenüber dem M0 hat ARM beim M0+ die Pipeline von drei auf zwei Stufen verkürzt, Ein- und Ausgaben brauchen nun nur noch einen Takt statt vorher zwei. Beides dient dem Stromsparen. Programmiert werden die kleinen Kerne, die mit 40-Nanometer-Fertigung nur 0,01 Quadratmillimeter groß sind, mit einem leicht eingeschränkten ARMv7-Befehlssatz.

Das klappt nun auch in 32-Bit-Umgebungen, also mit denselben Werkzeugen und Betriebssystemen wie für die großen Cortex-Kerne von ARM. Dabei sind aber die Befehle nicht immer 32 Bit lang, wie ARM klarstellt. Vielmehr kommen die Instruktionen mit 14 bis 16 Bit aus. Der Code kann also recht klein gehalten werden, was auch Einsparungen bei der Größe des Arbeitsspeichers bedingt.

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Wie bei allen ARM-Designs können sich die eigentlichen Chiphersteller die Funktionen in einem Baukastensystem zusammenstellen. Die maximal 32 Interrupts braucht beispielsweise nicht jede Anwendung, es ist auch nur ein Pin dafür möglich. Erste Lizenznehmer für den Cortex M0+ sind NXP und Freescale, beide Unternehmen wollen bis Ende 2012 die Serienproduktion aufnehmen. Erste Muster sind für das zweite Quartal des Jahres geplant.

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