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	 > 嵌入式系統(tǒng) > 設計應用 > ARM Cortex-A移動應用處理器產品簡介
          
    
          

          

          


	
	
	

          
	
          
		
          
			
          ARM Cortex-A移動應用處理器產品簡介
          
						
          
				作者：
				時間：2016-11-28
				來源：網絡
				
				
				
				
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			ARMCortex-A移動應用處理器產品線橫跨了幾代產品和三個主要產品類別。有些開發(fā)人員和SoC設計人員經歷了一款或多款新型ARM處理器的推出過程，他們知道該產品線如何從單個高性能通用CPU設計演進成為三個不同產品線，分別面向高端、中端、入門級的移動設備SoC市場，這讓他們受益匪淺。

          　　Cortex-A8

          　　ARM在2005年向市場推出Cortex-A8處理器，是第一款支持armv7-a架構的處理器。ARMv7包括3個關鍵要素：NEON單指令多數據（SIMD）單元、ARMtrustZone安全擴展、以及thumb2指令集，通過16位和32位混合長度指令以減小代碼長度。Cortex-A8是ARM實現的第一個基于新ISA的超標量處理器：它實現了完全雙發(fā)射流水線，這意味著cortex-a8能夠同時發(fā)出在指令流中先后出現的任何兩個沒有數據依賴的指令。但是，它不能亂序來發(fā)射或撤銷指令-該功能在之后的設計中才被實現。

          　　image001.png

          　　當我們推出Cortex-A8時，很多合作伙伴認為這款處理器放在移動電話上是大材小用，他們很自然地質疑道，“客戶會在手機上瀏覽互聯網？不太可能吧。”但是，我們和業(yè)界一些主要思想領袖合作，向客戶將會需要的產品邁進，尤其是因為當Cortex-A8在2008年投入批量生產時，高帶寬無線連接（3G）已經問世，大屏幕也用于移動設備。創(chuàng)新的移動行業(yè)充分利用了該產品：Cortex-A8芯片的推出正好趕上了智能手機出貨量猛增的大好時機。

          　　Cortex-A9

          　　推出Cortex-A8之后不久，ARM又推出了首款多核ARMv7CPU：cortex-a9。Cortex-A9利用硬件模塊來管理CPU集群中一至四個核心之間的高速緩存一致性，加入了一個外部二級高速緩存。理論上，客戶可以設計不包括二級緩存的小型版本Cortex-A9，這種設計允許剔除管理高速緩存一致性的邏輯模塊，以實現尺寸更小的單核設計。但實際上，大多數設計都采用雙核個或更多核心并附帶二級高速緩存。此外，在2011年底和2012年初，當移動SoC設計人員可以采用多個核心之后，提高性能的突破點從提高單核性能轉移到提高核的數量。旗艦級高端移動CPU迅速從最初的雙核拓撲結構移至四核Cortex-A9。

          　　image003.png

          　　除了開啟了多核性能大門之外，與Cortex-A8相比，每個Cortex-A9處理器的單時鐘周期指令吞吐量提高了大約25%。這個性能的提升是在保持相似功耗和芯片面積的前提下，通過縮短流水線并亂序執(zhí)行以及在流水線早期階段集成neonSIMD和浮點功能而實現的。

          　　Cortex-A15

          　　隨著智能手機市場開始加速發(fā)展，ARM再次預見到了不斷發(fā)展的移動系統(tǒng)對芯片性能提出的更高要求。為此ARM開發(fā)了一款性能上大幅提升的處理器，用以專門針對新的高端移動市場。在已經非常強大的Cortex-A9的基礎上，ARM憑借cortex-a15又將性能提高了50%以上。此外，Cortex-A15引入了一系列架構擴展，從而實現了更大物理地址空間、硬件虛擬化支持和擴展一致性。在32位系統(tǒng)中內存被劃分為2GB設備內存和2GB普通內存，當設備的RAM超出2GB的時候，擁有更大的物理地址空間就變得異常重要。ARM和其他合作伙伴也一直在探索虛擬化技術在商務移動系統(tǒng)和自帶設備中的用戶操作系統(tǒng)以及類似應用情景進行探索——擴展一致性在big.LITTLE處理器技術中被應用的淋漓盡致，它提供了一種降低平均功耗并在功耗受限的條件下優(yōu)化達到最大性能的方法。

          　　image005.png

          　　Cortex-A15集群集成了監(jiān)聽控制單元（SCU）以實現硬件一致性，每個集群包含一至四個CPU核心，并集成二級高速緩存控制器——Cortex-A15之后的所有ARMCortex-A系列CPU都沿用了這種拓撲結構。

          　　在移動設備中不斷突破性能極限

          　　A15+performance+graph.png

          　　比較Cortex-A系列高端處理器的性能，可以看到自從Cortex-A81GH處理器在2008年上市以來，性能有了大幅提升。

          　　一致性擴展機制，實現為AMBAACE，使下圖所示的big.littleSoC成為可能。在big.LITTLE系統(tǒng)中，通常實現一個“大”CPU集群，并對其進行調節(jié)以滿足高性能的要求，同時對“小”的CPU集群進行調節(jié)，滿足對高能效。在典型工作負載中，LITTLE處理器可以處理絕大部分工作，而“big”CPU集群的激活時間不足10%，在很多情況下還達不到總CPU運行時間的1%。通過CoreLinkCCI-400高速緩存一致性互連組件，CPU集群能夠監(jiān)聽其他集群的高速緩存，從而實現軟件線程從一個集群到另一集群的快速轉移。

          　　Cortex-A12

          　　隨著智能手機市場的爆炸式增長，SoC供應商和OEM將該市場劃分為旗艦高端級別、中端級別、低成本入門級別。隨著這些細分市場的出現，ARM一直在定義專門針對上述三個級別市場的不同處理器。cortex-a12是采用全新微架構的一個全新處理器，專門面向快速發(fā)展的中端移動市場。下圖顯示了這些細分市場的規(guī)模，以及面向這些細分市場的ARMCortex-A產品：

          　　image010.png

          　　Cortex-A12的設計面向中端移動SoC，以滿足這一細分市場對于芯片面積和功耗的要求。它使用無序雙執(zhí)行流水線，其性能比當前在許多中端移動SoC中使用的Cortex-A9高出40%。Cortex-A12在2013年中推向市場，有望在2014投入量產。它是一款32位處理器，具有與Cortex-A15相同的物理地址擴展和相關的架構特性。

          　　image012.png

          　　Cortex-A12能夠在很多（但并非全部）用例中提供接近Cortex-A15的性能。Cortex-A12還針對中端移動設計進行了優(yōu)化，取消了一些企業(yè)功能，使用略微簡單的流水線，因此在橫跨多個市場的高端設備上都可以找到Cortex-A15的身影，而Cortex-A12則專門面向中端移動設計。				             
				
            
                
			
							
          
                
			            
          
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