Jak działa Cortex M0 w porównaniu do kontrolerów 8-bitowych?

Ten dokument podaje 60 DMIPS / mW dla Cortex M0, w porównaniu do 31 DMIPS / mW dla M3. (Ten ostatni nie zgadza się z liczbami w tym dokumencie , które cytują 1,25 DMIPS / MHz i 0,19 mW / MHz, co daje 6,6 DMIPS / mW.)
Czy ktoś wie, jak wydajność / moc M0 wypada w porównaniu z kontrolerami 8/16-bitowymi jak AVR, PIC i MSP430? A o co chodzi z liczbami M3?

Oto kilka wskazówek, które mogę podać. Specyfikacje dostarczane przez NXP dotyczą całego układu (rdzenia, pamięci, urządzeń peryferyjnych). Specyfikacja dostarczana przez ARM oparta jest tylko na rdzeniu. Ponieważ liczby są wyprowadzane w różny sposób, porównanie jest bardzo trudne.

Proponuję więc wycofać się i spojrzeć na dwa urządzenia. MCU oparty na NXP M0 i MCU oparty na MXP M3.

Dla MCU opartego na M0 spójrzmy na LPC1111. Kiedy MCU wykonuje zajętą ​​pętlę biegu jałowego, zużywa 3 mA prądu przy częstotliwości taktowania 12 MHz. Daje to 250uA / MHz, co przy 3,3 V wynosi 825uW / MHz.

Dla MCU opartego na M3 spójrzmy na LPC1311. Kiedy MCU wykonuje tę samą zajętą ​​pętlę biegu jałowego, zużywa 4 mA prądu przy 12 MHz. Wydajność 333,3 uA / MHz, czyli 1,1 mW / MHz.

Jeśli spojrzymy na MCU MSP430C1101 (16-bit), zobaczymy, że będzie używać 240uA przy 1 MHz, gdy napięcie będzie wynosić 3 V. Daje to 720uW / MHz.

Następnie przejdźmy do ATMega328 (używanego w Arduino Uno). Widzimy 200uA zastosowane przy 1 MHz o napięciu 2 V. Daje to 400uA / MHz.

Należy również zauważyć, że MSP430 i AVR są specyfikowane inaczej. Ich pobór mocy jest podawany przy 1 MHz, gdzie jako M0 i M3 są podawane przy 12 MHz. Oznacza to, że M0 i M3 mają nieefektywne skalowanie do 12 MHz upieczone na ich liczbę.

Wszystkie te wartości są aktywnymi liczbami zużycia prądu. Jeśli spojrzysz na pobór prądu, gdy urządzenie znajduje się w trybie uśpienia, zobaczysz, że zużywasz rząd wielkości mniejszej mocy. Zaletą 32-bitowego M0 jest to, że może wykonać znacznie więcej pracy w krótszym czasie niż 8 i 16-bitowy MCU. Oznacza to, że przy danym obciążeniu spędzi dużo więcej czasu w stanie uśpienia. M0 w rękach dobrego inżyniera często osiąga znacznie lepszą wydajność energetyczną niż 8-bitowy MCU w rękach mniej wykwalifikowanego inżyniera, pomimo różnic w zużyciu energii czynnej.

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​M0 jest tak blisko 16 i 8-bitowego poboru mocy czynnej, że można nadrobić wiele różnic w aplikacji. Również wielokrotne zużycie energii przez wszystko, co wieszasz na MCU, przewyższa MCU. Tak więc w przypadku wielu aplikacji radzenie sobie ze skutecznością MCU nie jest najważniejsze.

Mam nadzieję że to pomogło. Długo można powiedzieć, że zużycie energii jest nieco gorsze, ale z tymi cyklami zegara można zrobić znacznie więcej niż w przypadku innych układów. Tak więc to naprawdę zależy od twojej aplikacji.

Porównywanie 12 MHz do 1 MHz jest tendencyjne - wyższe częstotliwości taktowania wymagają mniejszego prądu na MHz. Na przykład najnowsze MSP430 mogą osiągać nawet 80-120uA na MHz przy 8 / 16MHz w trybie aktywnym.

Warto wspomnieć, że poprawnie napisany kod utrzymuje aktywny tryb MCU poniżej 1% (a nawet 0,1%) czasu, więc tryby zasilania mają tutaj duże znaczenie.

W rzeczywistości MSP430 jest trudny do pokonania (nie jestem pracownikiem TI) ze względu na bardzo przydatne stany niskiej mocy, w których inne MCU potrzebują więcej czasu na przebudzenie lub nie przechowują zawartości pamięci RAM, co jest śmieszne.