C-SKY®嵌入式CPU之CK802——8位CPU的成本,32位CPU的能效


CK802是杭州中天微系统有限公司自主开发的极低功耗、极低成本嵌入式CPU核产品,它以8位CPU的成本获得32位CPU的运行效率与性能。CK802基于C-SKY V2自主指令架构与16/32位可变长指令系统,通过精心设计指令系统与流水线硬件结构,具备极低成本、极低功耗和高代码密度等优点。CK802系列嵌入式CPU包括基础核CK802、针对JAVA加速的CK802J、防物理攻击的CK802S和针对可信执行的CK802T等。


CK802主要技术特征

· 精简指令架构,32位数据,16/32位可变长指令;

· 单位性能0.95-1.1DMIPS/MHz

· 2级低成本流水线,单发射按序执行;

· 静态分支预测技术;

· 单周期执行延时指令和数据旁路技术;

· 3总线架构,独立的指令总线、数据总线和系统总线,总线协议为AHB-Lite

· 多层次动态功耗管理;

· 中断快速响应技术,中断响应延时仅为13个处理器周期;

· 内存访问保护,1-8个表项可配置的内存保护区;

· 紧耦合系统IP,包括矢量中断控制器,计时器,功耗管理单元等;

· 物理攻击防护技术,可防御时间分析攻击、功耗分析攻击、错误注入和缓冲区溢出攻击;

· 防软件攻击的可信执行技术;

· JAVA加速的JAVA Accelerator技术;

· 防止程序被恶意篡改的程序签名技术;

· 功耗控制技术,有效控制处理器的平均功耗与峰值功耗;

· 可配置Cache

· 内部硬件调试模块支持片上硬件调试;


CK802主要技术参数

工艺 0.18um 0.13um
主频(MHz,WCS) 50 80
面积 (mm2) 0.2 0.08
功耗 (uW/MHz) 75 30


CK802的应用领域

· 各种智能卡类应用;

· 智能计量产品;

· 低成本微控制器;

· 无线传感网络等。


CK802结构与设计特点

CK802面向极低成本、极低功耗进行了体系结构的优化,最小内核面积仅有1.2万门CK802设计有取指译码、执行回写2级流水级,取指流水线设计了低成本的静态分支预测器,预测准确率可达80%,绝大多数指令可在单周期内执行完毕并回写。CK802提供了先进的动态功耗管理技术,可控制处理器进入不同层次的休眠状态,并支持峰值功耗与平均功耗的控制。

CK802支持可配置的片上高速缓存(容量为2~8KB),实现单周期数据读取,可有效过滤处理器对片外存储器的访问,提升系统性能的同时,大幅提升系统运行能效。


安全防护技术

CK802提供了全方位、多层次的安全防护技术,包括防物理攻击技术、防程序篡改的程序签名技术以及防软件攻击的可信执行技术。防物理攻击技术总计19项防御手段,可有效防御时间分析攻击、功耗分析攻击、错误注入攻击和缓冲区溢出攻击。


面向物联网安全的可信执行技术  

面向物联网安全,CK802开发了基于轻量级虚拟化的可信执行技术,虚拟化出可信世界和非可信世界,支持可信世界的安全数据防护,并提供可信中断响应、可信调试等多层次的可信防护功能。