英特尔Xscale──应用信息处理器
硬件周刊
英特尔生产的微处理器不仅仅是PC市场里的佼佼者，在应用信息处理器领域，英特尔也野心勃勃准备占据一席之地。2002年2月英特尔发布了两款采用Intel StrongARM技术的XScale应用信息处理器。它可以应用于今天的2.5G或将来的3G手机，同样也适用于掌上电脑。
英特尔PXA250应用信息处理器(适用于移动通信及掌上电脑)，采用XScale核心，频率为200MHz～400MHz，加强了微处理器速度的管理，加快了多媒体处理的速度，支持802.11b及蓝牙技术、USB接口，采用PBGA封装方式。英特尔PXA210应用信息处理器(适用于小型移动通信设备及无线设备)，也采用XScale核心，频率为133MHz~200MHz，支持蓝牙技术、USB接口，采用TPBGA封装方式。其实对应用信息处理器领域感兴趣的不仅仅是英特尔一家，包括VIA的C3处理器也在向应用信息处理器领域发展，今天就给大家介绍一下XScale的过人之处。(（图1）)
XScale简介
新应用信息处理器
XScale处理器会结合一些市场上有特殊标准的产品，同时采用相关的应用程序。这样可以使OEM制造商控制外存储介质和多媒体管理器的发展，从而以更低成本生产手持式设备。而且这些装置具有延长电池组寿命的功能，更利于运行丰富的多媒体应用程序。另外英特尔的微型结构还可以被高带宽的PCI规范所利用，这样可以给内存控制器和网络接口提供一个高整合低能耗的I/O输出与网络传输。
下面是英特尔XScale微型结构图(（图2）)：
XScale工作情况
首先我们看看支线目标缓冲区BTB(Branch Target Buffer)：在128个项目的支线目标缓冲区中，每个条目都包含一个支线指令的地址，而支线指令则和目标地址联合起来，这样就得到了支线指令的一个历史记录。当历史记录被记录到1/4状态时，支线目标缓冲区就可以通过15个协助处理器进行激活或关闭。如果支线的指令在支线目标缓冲区中被选中，则指令会在支线目标的地址上被引出，在任何情况下，历史记录都会自动升级。
高速指令缓存(I-Cache)能包含高利用率的多重码片段或全部程序，在核心频率的允许情况下，对核心进行指令存取。而数据高速缓存(D-Cache)可以包含高利用率的数据，如查寻表和过滤系数。XScale可以快速地响应正常的(IRQ)和(FIQ)中断请求。处理器界面使用一个32位的总线，为处理器进行核心之间的数据传输的记录。它支持后者的紧密联合和平稳运行，还可以支持多条指令同时运行(在标准核心频率下)。
最后我们再看一下XScale的容错性能，XScale的容错单位经过JTAG端口被存取，容错单位这时候就可以工作了。当一个主机系统上的英特尔XScale微型结构在运行程序出错的时候，就可以允许容错单位的应用程序在英特尔的XScale微型结构上运行并消除错误。它可以允许容错程序发现错误，并终止其继续运行。容错程序运行之后会出现指令暂停点、数据暂停点、程序暂停点、外部除错暂停点等现象。如果在一次正常运行中突然停止，容错应用程序可以自动检查和修改系统核心的状态。之后，容错应用程序会重新自动运行。
XScale的发展和未来
XScale是下一代StrongARM芯片的发展基础。基于XScale技术开发的微处理器，可用于手机电话、便携式终端(PDA)、网络存储设备、骨干网(BackBone)路由器等。该新型微处理器架构经过专门设计，核心采用了英特尔先进的0.18微米工艺技术制造。它具备低功耗特性，适用范围从万分之一瓦特到1.6瓦特。同时，他的时钟工作频率将接近1GHz。
XScale与StrongARM相比，可以大幅降低工作电压并且获得更高的性能。具体来讲，在目前的StrongARM中，在1.5V下可以获得166MHz的工作频率，在2.0V下可以获得233MHz的工作频率；而采用XScale后，则可以在0.75V时使工作频率达到150MHz，在1.0V时工作频率可以达到400MHz，在1.65V下工作频率则可以达到800MHz。当在0.75V下以50MHz的工作频率运行时，其功耗相当于用一只5号电池连续工作一个星期。
最后，超低功率与高性能的组合使英特尔Xscale非常适用于互联网接入设备，这些产品包括网络和I/O处理器。网络基础设施制造商可以使用Xscale核心来提高新一代路由器和交换机的密度、编程能力和处理能力。