ARM Cortex-M7に見る、今後のMCUの方向性

直接比較できる図ではないが、Cortex-M4と比較した場合に、このレベルでの大きな違いは、当初からCacheとTCMが(オプション扱いながら)用意されていることだ。こちらにもちょっとあるが、Cortex-M7プロセッサは5 CoreMark/MHzの性能とされており、なので90nm世代で200MHz、40nm世代で400MHz、28nm世代では800MHzを狙えるという見積もりになっており、何をどうやってもEmbedded Flashでは絶対に追いつかないし、QuadSPIの外部Flashでも間に合いそうにない。なので命令キャッシュに加え、L2としても利用できるTCMの利用はまぁ必然になるのは当然であろう。

さてそのパイプライン構造がこちら(Photo04)。ALU×2、Load/Store×1、MAC×1の4命令同時実行が可能で、さらにFPUがオプションで利用される。ただDec #2というかIssue unitはそこまでの命令幅はないと思われる。Cortex-M4の性能との比較で考えると、Issue unitは2命令の同時発行で、FPUが加わってもこれは変わらないものと思われる。これを3命令以上にしようとすると、命令Fetchの帯域もさることながらData Fetchの帯域も同時に増やさないとバランスが悪くなるし、一般論として3命令のIn-Order Superscalarがどこまで有効なのかは疑問で、そろそろOut-of-orderの実装が欲しくなるが、そこまでいくとMCUの枠をはみ出している気がする。