ARM Cortex-M7 : un microcontrôleur plus puissant pour des objets connectés plus autonomes

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Le 25 septembre 2014
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La société ARM a annoncé hier sa nouvelle génération de microcontrôleur, le Cortex-M7, qui apporte des performances doublées et ouvre la voie à des objets connectés plus autonomes.

Contrairement aux Cortex de la série A, sur lesquels reposent une majorité de téléphones et de tablettes, les Cortex de la série M ne sont pas des microprocesseurs, ce sont des microcontrôleurs. Dépourvus de contrôleur mémoire, ils sont incapables d'exécuter des systèmes d'exploitation généralistes tels que Windows ou Linux (donc Android), mais ils sont pourtant de plus en plus importants.

Les microcontrôleurs animent effectivement, entre autres, toutes sortes d'objets connectés. Depuis la naissance de la gamme en 2004, 8 milliards de processeurs incluant au moins un cœur Cortex-M ont été livrés, dont 2,9 milliards en 2013 et 1,7 milliard rien qu'au premier trimestre 2014.

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Architecture et puissance de calcul améliorés


Pour satisfaire ce marché florissant, ARM a donc lancé le Cortex-M7, qui apporte des améliorations tant en termes d'architecture que de puissance de calcul.

La nouvelle architecture apporte notamment le calcul en virgule flottante double précision (simple précision sur le M4), des caches d'instructions et de données, des améliorations dédiées au traitement numérique des signaux, ainsi qu'une interface Tightly Coupled Memory (TCM), une sorte de mémoire cache étendue (jusqu'à 16 Mo) et programmable (par opposition aux caches traditionnels non programmables de 64 ko).

Sur le plan de la puissance de calcul, le M7 serait deux fois plus performant que le plus performant des microcontrôleurs jusqu'à présent, son prédécesseur, le M4. On passe par exemple de 1,25 à 2,14 DMIPS/MHz au test Dhrystone, et de 3,4 à 5 CoreMark/MHz. En outre la fréquence maximale passe de 168 à 400 MHz.

Doubler les performances pour prolonger l'autonomie, contradictoire ?


Ainsi le Cortex-M7 peut d'une part remplacer plusieurs DSP dédiés, qui ne savent traiter qu'un seul type de signal (audio, vidéo, mouvements, etc.). Il peut d'autre part réduire le recours à un processeur applicatif Cortex-A, en s'appropriant certaines opérations.

Il ouvre ainsi la voie à des objets connectés hybrides, dans lesquels le microcontrôleur Cortex-M serait la puce principale, constamment éveillée, et le processeur applicatif Cortex-A le coprocesseur, réveillé seulement lorsque l'interface utilisateur est sollicitée. Jusqu'à présent c'était plutôt l'inverse, ce qui explique notamment l'autonomie réduite des montres connectées, selon ARM, qui estime qu'on pourrait réduire la consommation de jusqu'à 85% en optimisant la conception des appareils.

Prolonger l'autonomie des objets connectés tout en doublant les performances pouvait sembler contradictoire, mais c'est en s'appropriant des fonctions autrefois dévolues à de gourmands processeurs applicatifs dérivés du marché de la téléphonie que le Cortex-M7 y parvient.

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L'architecture ARM Cortex-M7 est d'ores et déjà à la disposition des fabricants, qui vont pouvoir la concrétiser d'un jour à l'autre. Des fabricants tels que Freescale et STMicroelectronics ont d'ores et déjà acquis des licences. On ne devrait donc pas tarder à voir de nouveaux produits en profiter, sur les marchés des wearables (montres, lunettes), des objets connectés mais aussi de l'automobile et de l'industrie.
Modifié le 01/06/2018 à 15h36
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