国民技术研发基于ARM Cortex M7的高性能产品，预计可能在2022年推出。
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$国民技术(sz300077)$国民技术研发的基于ARM Cortex M7的高性能MCU产品，预计可在2022年推出（拭目以待）。
Cortex M7虽然很小很小，它的首要使命却是高性能，号称达到了前所未有的水平，同时还要维持该系列一贯的超小面积、超低功耗。
之所以努力提升性能，一是32位Cortex M7和传统的8/16位产品进一步拉开档次，二就是满足可能的下一个爆发点：物联网(IoT)、可穿戴设备，特别是增强了DSP处理能力后，M7比以往更适合作为音频和视觉传感中心。当然，对于传统的工控、汽车等应用领域，它也是如鱼得水。
MCU经常不考虑缓存，有时候甚至将闪存作为唯一的内存接口。而M7通过加入高性能的指令和数据缓存(最大均为64KB)，开始向典型的高性能处理器设计靠拢。
Cortex-M7将MCU的性能提升到了新的档次，而且进一步将DSP的角色纳入倒了单独一个32位ARM指令集的CPU之中。性能、功能的丰富，可以让设备厂商更多地依赖MCU，应用处理器则尽量少用，自然能改进整体功耗，甚至做出以前不敢想象的产品。
32位Cortex M7处理器内核基于Armv7E-M架构，可提供Cortex-M系列的最佳性能。它采用专用的数字信号处理(DSP) IP块，包括可选的双精度浮点单元(FPU)。Cortex-M7内核的高性能特性非常适合需要高效易用型控制的严苛数字信号控制应用，而无需复杂的操作系统。典型应用示例包括IoT、电机控制、电源管理、嵌入式音频（包括语音识别）、工业和家居自动化、医疗保健和健康应用。
Cortex-M7内核可实现2.14 DMIPS/MHz和5.01 CoreMark/的线程性能。
• 更高的性能，这得益于
o 支持分支预测的6级超标量流水线，以及指令与数据缓存。缓存不仅可以在执行或访问内部内容时提高性能，也可以在使用通过外部存储器接口连接的外部内容时提高性能。正如应用处理器那样，使用基于Cortex-M7内核的MCU的开发人员可以使用更大的代码并将数据扩展以突破内部资源的限制，以添加高级中间件和服务（人工智能模型、云连接和服务、多协议支持）。得益于无需DDR存储器的嵌入式电源管理单元IC (PMIC)，MCU开发人员仍可以利用他们惯的软件包和设计环境，并可以从高度集成的MCU中受益从而简化操作并降低成本。
o 凭借更深入的6段流水线架构，可实现更高的CPU频率，相比包含3段流水线的Cortex-M4，可实现显著的改进。
o 指令和数据紧密耦合存储器(TCM)可实现零等待执行：缓存可提高内部和外部存储器性能，缓存未命中会带来延迟，这可能在严格实时应用中造成问题。映射TCM中最关键的例程和数据可在此类应用中确保零等待性能。
o 64位 AMBA 4 AXI接口增加了高带宽外设，如外部存储器控制器、图形IPS、GPU、内部存储器等。
• 额外的DSP扩展，如单指令多数据(SIMD)处理、饱和运算指令、广泛的单周期MAC指令，以及支持双精度浮点运算的可选FPU。
Cortex-M7架构非常适合需要具有低循环计数执行、最短中断延迟、短流水线和可执行无缓存操作的实时控制应用。
数字信号处理
基于Cortex-M7的微控制器借助其内置高级DSP硬件加速器，使用数学计算来处理信号。DSP硬件加速器可处理任何模拟信号，如麦克风的输出信号、嵌入到电机控制系统的传感器的反馈或传感器融合应用的输出。
得益于数字信号处理，只需更少的周期即可运行控制回路算法，因此，有助于提高应用的性能与功率效率。在Cortex-M7上运行的MCU的硬件中同时实现了固定点和双精度浮点。它们通常比基于Cortex-M4的MCU具有更高的性能，将FFT、FIR、IIR以及其他关键算法的性能水平提高了一倍。
凭借更高的DSP性能以及可实现的更高最大频率，Cortex M7可满足最严苛的信号处理应用的要求，包括音频和语音识别、电机控制、数字电源、人工智能和传感器融合。
所有STM32 Cortex-M7 MCU均嵌入了支持可选双精度浮点的DSP。
可扩展性与功率效率
基于Cortex-M7的微控制器支持Cortex微控制器软件接口标准(CMSIS)，使开发人员能够为将来的项目从不同的微控制器来回移植代码。该接口也可以简化第三方软件的集成，有助于缩短上市周期。
Cortex-M7架构的灵活性与可扩展性，使设计人员能够运行大多数最新的机器学算法。Cortex-M7微处理器具有极高的功率效率，是IoT边缘控制器、电池供电传感器集合或集线器以及电动自行车的理想之选。
Cortex-M7内核主要嵌入到单核MCU中。但是，新一代的多核微控制器打破了系统集成与性能优化的限制，并实现了双任务划分用例：
• Cortex-M7可用作主控制内核，与实时Cortex-M4内核（负责通信协议、传感器采集、实时控制）协同工作
• 此外，Cortex-M4内核可用作负责实时、通用控制的内核，而Cortex-M7的出色计算能力用于处理高级图形、复杂的数字信号处理算法、人工智能算法和/或通信协议。
额外提一嘴，主要MCU芯片厂商中的Atmel、飞思卡尔、意法半导体、德州仪器早就购买了ARM的Cortex-M7的授权。而国民技术的Cortex M7 MCU将迈出典型高性能处理器国产化替代的重要一步。
最后，Armv9架构不受美丽国出口管制，那盲猜一手，将来国民技术会不会推出基于最新的Armv9架构的产品呢？
Cortex M7虽然很小很小，它的首要使命却是高性能，号称达到了前所未有的水平，同时还要维持该系列一贯的超小面积、超低功耗。
之所以努力提升性能，一是32位Cortex M7和传统的8/16位产品进一步拉开档次，二就是满足可能的下一个爆发点：物联网(IoT)、可穿戴设备，特别是增强了DSP处理能力后，M7比以往更适合作为音频和视觉传感中心。当然，对于传统的工控、汽车等应用领域，它也是如鱼得水。
MCU经常不考虑缓存，有时候甚至将闪存作为唯一的内存接口。而M7通过加入高性能的指令和数据缓存(最大均为64KB)，开始向典型的高性能处理器设计靠拢。
Cortex-M7将MCU的性能提升到了新的档次，而且进一步将DSP的角色纳入倒了单独一个32位ARM指令集的CPU之中。性能、功能的丰富，可以让设备厂商更多地依赖MCU，应用处理器则尽量少用，自然能改进整体功耗，甚至做出以前不敢想象的产品。
32位Cortex M7处理器内核基于Armv7E-M架构，可提供Cortex-M系列的最佳性能。它采用专用的数字信号处理(DSP) IP块，包括可选的双精度浮点单元(FPU)。Cortex-M7内核的高性能特性非常适合需要高效易用型控制的严苛数字信号控制应用，而无需复杂的操作系统。典型应用示例包括IoT、电机控制、电源管理、嵌入式音频（包括语音识别）、工业和家居自动化、医疗保健和健康应用。
Cortex-M7内核可实现2.14 DMIPS/MHz和5.01 CoreMark/的线程性能。
• 更高的性能，这得益于
o 支持分支预测的6级超标量流水线，以及指令与数据缓存。缓存不仅可以在执行或访问内部内容时提高性能，也可以在使用通过外部存储器接口连接的外部内容时提高性能。正如应用处理器那样，使用基于Cortex-M7内核的MCU的开发人员可以使用更大的代码并将数据扩展以突破内部资源的限制，以添加高级中间件和服务（人工智能模型、云连接和服务、多协议支持）。得益于无需DDR存储器的嵌入式电源管理单元IC (PMIC)，MCU开发人员仍可以利用他们惯的软件包和设计环境，并可以从高度集成的MCU中受益从而简化操作并降低成本。
o 凭借更深入的6段流水线架构，可实现更高的CPU频率，相比包含3段流水线的Cortex-M4，可实现显著的改进。
o 指令和数据紧密耦合存储器(TCM)可实现零等待执行：缓存可提高内部和外部存储器性能，缓存未命中会带来延迟，这可能在严格实时应用中造成问题。映射TCM中最关键的例程和数据可在此类应用中确保零等待性能。
o 64位 AMBA 4 AXI接口增加了高带宽外设，如外部存储器控制器、图形IPS、GPU、内部存储器等。
• 额外的DSP扩展，如单指令多数据(SIMD)处理、饱和运算指令、广泛的单周期MAC指令，以及支持双精度浮点运算的可选FPU。
Cortex-M7架构非常适合需要具有低循环计数执行、最短中断延迟、短流水线和可执行无缓存操作的实时控制应用。
数字信号处理
基于Cortex-M7的微控制器借助其内置高级DSP硬件加速器，使用数学计算来处理信号。DSP硬件加速器可处理任何模拟信号，如麦克风的输出信号、嵌入到电机控制系统的传感器的反馈或传感器融合应用的输出。
得益于数字信号处理，只需更少的周期即可运行控制回路算法，因此，有助于提高应用的性能与功率效率。在Cortex-M7上运行的MCU的硬件中同时实现了固定点和双精度浮点。它们通常比基于Cortex-M4的MCU具有更高的性能，将FFT、FIR、IIR以及其他关键算法的性能水平提高了一倍。
凭借更高的DSP性能以及可实现的更高最大频率，Cortex M7可满足最严苛的信号处理应用的要求，包括音频和语音识别、电机控制、数字电源、人工智能和传感器融合。
所有STM32 Cortex-M7 MCU均嵌入了支持可选双精度浮点的DSP。
可扩展性与功率效率
基于Cortex-M7的微控制器支持Cortex微控制器软件接口标准(CMSIS)，使开发人员能够为将来的项目从不同的微控制器来回移植代码。该接口也可以简化第三方软件的集成，有助于缩短上市周期。
Cortex-M7架构的灵活性与可扩展性，使设计人员能够运行大多数最新的机器学算法。Cortex-M7微处理器具有极高的功率效率，是IoT边缘控制器、电池供电传感器集合或集线器以及电动自行车的理想之选。
Cortex-M7内核主要嵌入到单核MCU中。但是，新一代的多核微控制器打破了系统集成与性能优化的限制，并实现了双任务划分用例：
• Cortex-M7可用作主控制内核，与实时Cortex-M4内核（负责通信协议、传感器采集、实时控制）协同工作
• 此外，Cortex-M4内核可用作负责实时、通用控制的内核，而Cortex-M7的出色计算能力用于处理高级图形、复杂的数字信号处理算法、人工智能算法和/或通信协议。
额外提一嘴，主要MCU芯片厂商中的Atmel、飞思卡尔、意法半导体、德州仪器早就购买了ARM的Cortex-M7的授权。而国民技术的Cortex M7 MCU将迈出典型高性能处理器国产化替代的重要一步。
最后，Armv9架构不受美丽国出口管制，那盲猜一手，将来国民技术会不会推出基于最新的Armv9架构的产品呢？
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