ARM Cortex-R

La familia ARM Cortex-R consta de núcleos de procesador RISC ARM de 32 y 64 bits, con licencia de ARM Ltd. Estos núcleos están optimizados para aplicaciones de tiempo real estricto y de seguridad crítica . Implementan el perfil ARM Real-time (R), uno de los tres perfiles de arquitectura, siendo los otros dos el perfil Application (A), implementado por la familia Cortex-A, y el perfil Microcontroller (M), implementado por la familia Cortex-M . La familia de microprocesadores ARM Cortex-R actualmente incluye los modelos Cortex-R4(F), Cortex-R5(F), Cortex-R7(F), Cortex-R8(F), Cortex-R52(F), Cortex-R52+(F) y Cortex-R82(F).

La familia de núcleos ARM Cortex-R implementa el perfil R de la arquitectura ARM. Este perfil está diseñado para aplicaciones de alto rendimiento, en tiempo real estricto y de alta exigencia. Es similar al perfil A para el procesamiento de aplicaciones, pero incorpora características que lo hacen más tolerante a fallos y adecuado para su uso en aplicaciones críticas de seguridad y en tiempo real estricto.

Entre las funciones críticas para la seguridad y en tiempo real que se han añadido se incluyen:

• Memoria estrechamente acoplada (memoria sin caché con tiempo de acceso rápido garantizado)
• Mayor manejo de excepciones en el hardware
• Instrucciones de la división de hardware
• Unidad de protección de memoria (MPU)
• Manejo determinista de interrupciones, así como interrupciones rápidas no enmascarables.
• ECC en caché L1 y buses
• Sincronización de doble núcleo para tolerancia a fallos de la CPU

La arquitectura Armv8-R incluye funciones de virtualización similares a las introducidas en la arquitectura Armv7-A. Se proporcionan dos etapas de traducción basadas en MPU para permitir que varios sistemas operativos se aíslen entre sí bajo el control de un hipervisor.

Antes del R82, presentado el 4 de septiembre de 2020, ^{[ 1 ]} la familia Cortex-R no tenía una unidad de gestión de memoria (MMU). Los modelos anteriores al R82 no podían usar memoria virtual , lo que los hacía inadecuados para muchas aplicaciones, como Linux con todas las funciones . ^{[ 1 ]} Sin embargo, muchos sistemas operativos en tiempo real (RTOS), con énfasis en el control total, tradicionalmente han considerado la falta de una MMU como una característica, no como un error. ^{[ 1 ]} En el R82, puede ser posible ejecutar un RTOS tradicional en paralelo con un sistema operativo paginado como Linux, donde Linux aprovecha la MMU para mayor flexibilidad, mientras que el RTOS bloquea la MMU en un modo de traducción directa en las páginas asignadas al RTOS para mantener la predictibilidad total de las funciones en tiempo real. ^{[ 1 ]}

El Cortex-R es adecuado para su uso en sistemas controlados por computadora donde se requiere una latencia muy baja y/o un alto nivel de seguridad. Un ejemplo de aplicación crítica para la seguridad y en tiempo real estricto sería un moderno sistema de frenado electrónico en un automóvil. El sistema no solo debe ser rápido y responder con precisión a una gran cantidad de datos de sensores, sino que también es responsable de la seguridad humana. Un fallo en dicho sistema podría provocar lesiones graves o la muerte.

Otros ejemplos de aplicaciones de tiempo real estricto y/o de seguridad crítica incluyen:

• Dispositivo médico
• Controlador lógico programable (PLC)
• Unidades de control electrónico (ECU) para una amplia variedad de aplicaciones.
• Robótica
• aviónica
• Control de movimiento
• Dispositivos periféricos avanzados, como el controlador de memoria flash y el controlador de interfaz de red.

El núcleo IP del procesador ARM Cortex-R52+ obtuvo la certificación el 22 de abril de 2024 de conformidad con los requisitos de: ^{[ 2 ]}

• Nivel de integridad de seguridad automotriz D, el nivel de seguridad más exigente definido por la norma ISO 26262 para el software utilizado en vehículos de carretera.
• Nivel de integridad de seguridad 3 definido por la norma IEC 61508 .

Los núcleos IP de procesador ARM Cortex-R5 y Cortex-R5F obtuvieron la certificación el 22 de marzo de 2024 de conformidad con los requisitos de: ^{[ 3 ]}

• Nivel de integridad de seguridad automotriz D definido por la norma ISO 26262.
• Nivel de integridad de seguridad 3 definido por la norma IEC 61508.

• Familia de arquitecturas ARM
• Interrupción , controlador de interrupciones
• JTAG , SWD
• Lista de procesadores ARM
• Lista de herramientas de desarrollo ARM Cortex-M
• Sistema operativo en tiempo real , comparación de sistemas operativos en tiempo real

Documentos oficiales de ARM Cortex-R

• Sitio web oficial de ARM Cortex-R

Migrando

• Migración de MIPS a ARM – arm.com
• Migración de PPC a ARM – arm.com
• Migración de IA-32 (x86-32) a ARM – arm.com

Otro

• CORTEX-R frente a CORTEX-M