并非每個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都可以在引擎蓋下切割它。

如今，數(shù)十個(gè)電子控制單元 （ECU） 可以分布在現(xiàn)代車輛周圍。每個(gè)單元通常只需要足夠的計(jì)算能力來完成從車身控制到動(dòng)力總成等領(lǐng)域的單個(gè)任務(wù)。在許多情況下，這些計(jì)算機(jī)模塊必須能夠不間斷地運(yùn)行安全關(guān)鍵作。這意味著要利用緊湊、實(shí)時(shí)的汽車級(jí)微控制器 （MCU）。

Arm 的 Cortex-R 系列實(shí)時(shí) CPU 內(nèi)核采用與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備到高端智能手機(jī)相同的節(jié)能架構(gòu)，正在成為現(xiàn)代汽車的主要構(gòu)建模塊之一。

許多最大的 Arm Cortex-M MCU 供應(yīng)商也提供各種基于實(shí)時(shí) Cortex-R 內(nèi)核的芯片，包括 Infineon、Microchip Technology、NXP Semiconductors、Renesas Electronics、Silicon Labs、STMicroelectronics 和 Texas Instruments。然而，近年來，這些公司一直在使用基于 Arm 的 Cortex-R5 及其對(duì)應(yīng)產(chǎn)品 Cortex-R5F 的安全關(guān)鍵型 MCU 來提高他們的實(shí)時(shí)性能。

一些公司還提供芯片的多核變體，包括四核 Arm Cortex-R5F MCU。它們內(nèi)部的實(shí)時(shí) CPU 內(nèi)核為引擎蓋下的計(jì)算任務(wù)提供了足夠高的性能，當(dāng)然，還有在汽車應(yīng)用中至關(guān)重要的實(shí)時(shí)行為。它的實(shí)時(shí)計(jì)算能力也是功能安全的一大優(yōu)勢(shì)。

Cortex-R5 基于 R4 的基本功能構(gòu)建。它們包括增強(qiáng)的錯(cuò)誤管理、擴(kuò)展的功能安全和 SoC 集成功能，旨在為高度嵌入式實(shí)時(shí)和安全關(guān)鍵型汽車系統(tǒng)奠定良好的基礎(chǔ)。

據(jù) Arm 稱，通過具有高度靈活的第二個(gè)內(nèi)核來實(shí)現(xiàn)安全性，該內(nèi)核可用于冗余或提高性能。Arm 表示，Cortex-R5 還從其更好的總線保護(hù)和糾錯(cuò)碼 （ECC） 中脫穎而出。

Cortex-R5：Arm 實(shí)時(shí) CPU 架構(gòu)內(nèi)部

Cortex-R5 基于所謂的“哈佛”內(nèi)存架構(gòu)，這意味著它具有用于指令和數(shù)據(jù)的獨(dú)立存儲(chǔ)和信號(hào)路徑（見圖）。實(shí)時(shí) CPU 內(nèi)核增加了可選的集成指令和數(shù)據(jù)緩存控制器，同時(shí)其內(nèi)部的緩存內(nèi)存量非常靈活。這些緩存可以配置為 4 到 64 kB 之間，而回寫和直寫都是緩存行的選項(xiàng)。

圖 Harvard 架構(gòu)是許多 MCU 的核心功能，包括 Arm 的 Cortex-R5F MCU

CPU 內(nèi)核核心的指令集是 Thumb-2。它將 32 位指令折疊到 16 位 Thumb 架構(gòu)中，并支持?jǐn)?shù)字信號(hào)處理。Cortex-R5 基于八級(jí)流水線微架構(gòu)，具有指令預(yù)取、分支預(yù)測和選定的雙發(fā)射執(zhí)行。并行執(zhí)行路徑也是運(yùn)行 MAC、shift-ALU、load-store、divide 和浮點(diǎn) （FP）作的軟件包的一部分。

Cortex-R5 最多包含一對(duì)緊密耦合的存儲(chǔ)器 （TCM）。TCM 是直接連接到處理器內(nèi)核的專用、低延遲片上內(nèi)存區(qū)域，與標(biāo)準(zhǔn)外部 RAM 相比，可提供更快的訪問速度，通常用于關(guān)鍵代碼部分，例如中斷處理程序和/或確定性時(shí)序至關(guān)重要的實(shí)時(shí)工作負(fù)載。A 和 B TCM 可用于代碼和數(shù)據(jù)的任意組合，并且可以配置高達(dá) 8 MB。TCM B 還預(yù)置了兩個(gè)物理端口，即 B0 和 B1。這提供了傳入的直接內(nèi)存訪問 （DMA） 數(shù)據(jù)流的交錯(cuò)。

高度確定性或低延遲的工作負(fù)載可以在中斷服務(wù)例程的指令代碼和需要密集處理的數(shù)據(jù)等情況下利用可選的 TCM 接口，否則這些數(shù)據(jù)可能無法很好地響應(yīng)緩存。

Cortex-R5 CPU 的其他可選構(gòu)建塊

Cortex-R5 包括一個(gè)可選的 MPU，可設(shè)置為使用 12 個(gè)或 16 個(gè)區(qū)域。反過來，這些區(qū)域（可以重疊）的分辨率低至 32 字節(jié)。編號(hào)最高的區(qū)域被授予最高優(yōu)先級(jí)。