C-SKY®嵌入式CPU之CK801——最小的C-SKY处理器


CK801是杭州中天微系统有限公司自主开发的现有CK800系列中成本最小、功耗最低的嵌入式CPU核产品。CK801基于C-SKY V2自主指令架构与16/32位可变长指令系统,采用极度精简的指令集结构,提供70多条核心指令,实现代码密度和芯片成本的最优化,并且通过流水线架构的精心设计,实现成本和功耗的最小化。CK801系列嵌入式CPU包括基础核CK801和针对可信执行的CK801T等。


CK801主要技术特征

· 精简指令架构(RISC),32位数据,32/16位可变长指令;

· 仅提供70多条核心指令,其中55条为16位指令;

· 单位性能0.7 DMIPS/MHz

· 2级极简流水线架构,单发射按序执行;

· 单周期执行延时指令;

· 冯诺依曼存储结构,单条总线访问指令存储器和数据存储器;

· 可配置的硬件乘法器,支持1/32个周期;

· 中断快速响应技术,中断响应延时仅为15个处理器周期;

· 内存访问保护,0-8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;

· 防软件攻击的可信执行技术;

· 可配置的内部硬件调试模块支持片上硬件调试;


CK801主要技术参数

工艺 0.18um 0.13um
主频(MHz,WCS) 20 30
面积 (mm2) 0.1 0.05
功耗 (uW/MHz) 20 10


CK801的应用领域

· 物联网(IoT);

· 智能传感器等。


CK801结构与设计特点

CK801采用极简指令集系统,其中5516位指令配合个别32位指令(特权指令等),以达到最优的系统成本和代码密度。CK801的最小核面积仅为9千门。硬件设计上,CK801采用极简流水线结构,包含两级流水线,通过流水线寄存器复用等技术,最大程度优化寄存器资源,并通过合并复用执行单元运算资源、拆分指令背靠背执行等技术,在满足性能指标的同时保证了成本与功耗的最小化。

CK801二进制向上兼容CK800系列CPU,编程模型也与CK800系列CPU兼容,保证针对其开发应用的可移植性。


CK801提供紧耦合系统IP模块,包括矢量中断控制器、计时器等,便于用户的SoC集成和快速开发。其中,矢量中断控制器支持1/2/4/8/16/32个中断源,支持电平和脉冲两种中断方式,并支持中断嵌套以提高中断响应实时性。计时器模块支持1个24位的定时器,支持低功耗外部实时时钟信号(RTC)并设计有校准寄存器。


面向物联网安全的可信执行技术 

面向物联网安全,CK801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。