ARM Cortex-A移動(dòng)應(yīng)用處理器產(chǎn)品簡(jiǎn)介

作者：時(shí)間：2016-11-28 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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　　Cortex-A57

　　cortex-a57是ARM針對(duì)2013年、2014年和2015年設(shè)計(jì)起點(diǎn)的CPU產(chǎn)品系列的旗艦級(jí)CPU，它采用armv8-a架構(gòu)，提供64位功能，而且通過(guò)Aarch32執(zhí)行狀態(tài)，保持與ARMv7架構(gòu)的完全后向兼容性。在高于4GB的內(nèi)存廣泛使用之前，64位并不是移動(dòng)系統(tǒng)真正必需的，即便到那時(shí)也可以使用擴(kuò)展物理尋址技術(shù)來(lái)解決，但盡早推出64位，可以實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)、更順暢的軟件遷移，讓高性能應(yīng)用程序能夠充分利用更大虛擬地址范圍來(lái)運(yùn)行內(nèi)容創(chuàng)建應(yīng)用程序，例如視頻編輯、照片編輯和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。新架構(gòu)可以運(yùn)行64位操作系統(tǒng)，并在操作系統(tǒng)上無(wú)縫混合運(yùn)行32位和64位應(yīng)用程序。ARMv8架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)狀態(tài)之間的輕松轉(zhuǎn)換。

　　除了ARMv8的架構(gòu)優(yōu)勢(shì)之外，Cortex-A57還提高了單個(gè)時(shí)鐘周期性能，比高性能的Cortex-A15CPU高出了20%至40%。它還改進(jìn)了二級(jí)高速緩存的的設(shè)計(jì)以及內(nèi)存系統(tǒng)的其他組件，極大的提高了能效。Cortex-A57將為移動(dòng)系統(tǒng)提供前所未有的高能效性能水平，而借助big.LITTLE，SoC能以很低的平均功耗做到這一點(diǎn)。

　　高效率產(chǎn)品線：Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A53

　　隨著智能手機(jī)市場(chǎng)的崛起，最先出現(xiàn)的市場(chǎng)是入門(mén)級(jí)市場(chǎng)。在新興市場(chǎng)，移動(dòng)設(shè)備沒(méi)有獲得無(wú)線運(yùn)營(yíng)商的補(bǔ)貼，因此用戶必須支付全價(jià)來(lái)購(gòu)買(mǎi)移動(dòng)設(shè)備，并且按月支付合約的服務(wù)費(fèi)用。新興市場(chǎng)的價(jià)格范圍在150美元以下，并將很快降至75美元以下——我們需要一種不同類(lèi)型的SoC設(shè)計(jì)來(lái)滿足這些市場(chǎng)的需求。在Cortex-A9發(fā)布之后不久，ARM試圖開(kāi)發(fā)一款處理器來(lái)滿足這一市場(chǎng)需求：這款產(chǎn)品的尺寸和功耗與舊款A(yù)RM926等功能性手機(jī)處理器大致相同，但性能高于在第一代智能手機(jī)中使用的arm11系列。2009年，我們發(fā)布了Cortex-A5，該設(shè)計(jì)通過(guò)有序單執(zhí)行8級(jí)流水線實(shí)現(xiàn)了上述目標(biāo)。利用這種簡(jiǎn)單流水線設(shè)計(jì)，我們可將功耗保持在非常低的水平。而簡(jiǎn)化的功能集，造就了ARM有史以來(lái)最高效的（每mW性能）應(yīng)用處理器。

　　在cortex-a5取得成功的基礎(chǔ)上ARM又設(shè)計(jì)了目前已在入門(mén)級(jí)智能手機(jī)中得到大量應(yīng)用cortex-a7處理器，形成了一個(gè)充滿活力的智能手機(jī)處理器細(xì)分市場(chǎng)。隨著Cortex-A5取得成功，下一個(gè)目標(biāo)是開(kāi)發(fā)能夠匹配Cortex-A15的架構(gòu)功能集的類(lèi)似處理器，從而在big.LITTLE配對(duì)中將其與Cortex-A15結(jié)合使用。同時(shí)，該款處理器還應(yīng)該在Cortex-A5的基礎(chǔ)上提升性能，并具有與之相同的功效、和相似的功耗以及芯片大小。Cortex-A7通過(guò)添加部分雙執(zhí)行，增加TLB和內(nèi)存結(jié)構(gòu)，同時(shí)集成二級(jí)高速緩存，將單時(shí)鐘周期性能提高了20%。

　　高能效CPU產(chǎn)品線的最新成員利用了相同的8級(jí)有序流水線，但通過(guò)多種方式顯著提升了性能，包括完全雙執(zhí)行流水線、更寬的內(nèi)部總線、增強(qiáng)浮點(diǎn)和SIMD吞吐容量、更大的TLB，以及其他對(duì)存儲(chǔ)器系統(tǒng)的改進(jìn)。cortex-a53包括可選內(nèi)部RAMECC保護(hù)，還提供外部總線選項(xiàng)，使得該處理器在移動(dòng)和企業(yè)應(yīng)用中都可以部署。

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　　除了微架構(gòu)性能改進(jìn)之外，Cortex-A53還增加了對(duì)ARMv8架構(gòu)的支持，為獨(dú)立入門(mén)級(jí)移動(dòng)芯片設(shè)計(jì)，和包含多個(gè)Cortex-A53集群的可擴(kuò)展企業(yè)應(yīng)用引入64位功能，同時(shí)在高端移動(dòng)系統(tǒng)中，將Cortex-A53和性能更強(qiáng)的Cortex-A57在big.LITTLE系統(tǒng)設(shè)計(jì)中配對(duì)使用。

　　下圖顯示了連續(xù)幾代高能效Cortex-ACPU的性能對(duì)比。因?yàn)椴捎米钚碌脑O(shè)計(jì)Cortex-A53能夠提供比僅僅幾年前的旗艦級(jí)CPU（Cortex-A9）出色的多性能。下圖顯示的性能比較測(cè)試是在相同頻率下進(jìn)行的。在物理實(shí)現(xiàn)中，Cortex-A53、Cortex-A7和Cortex-A5的8級(jí)流水線達(dá)到的頻率和采用更長(zhǎng)流水線的“big”Cortex-ACPU能達(dá)到的頻率差距在15%之內(nèi)。實(shí)際量產(chǎn)SoC頻率存在很大差異，取決于流程選項(xiàng)和后端設(shè)計(jì)，我們已經(jīng)看到Cortex-A7在采用28nm制程下可以達(dá)到1.2GHz、1.5GHz甚至更高的頻率。

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　　有關(guān)ARM的高效率產(chǎn)品線的更多信息，請(qǐng)參閱KinjalDave的博客——高效率、中端或高性能Cortex-A差異何在？

　　有關(guān)Cortex-A53的更多信息，請(qǐng)參閱我早期的關(guān)于最新高效率Cortex-ACPU的博客——有關(guān)Cortex-A53的5大必備知識(shí)。

　　移動(dòng)應(yīng)用處理器全面路線圖

　　本路線圖將上述所有處理器都集中在單個(gè)圖表中，展示了ARM所提供的高性能級(jí)別、中端級(jí)別、入門(mén)級(jí)別的移動(dòng)應(yīng)用程序處理器，以及所支持的高速緩存一致性互聯(lián)組件。

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　　以上路線圖展示了ARM三個(gè)級(jí)別的移動(dòng)應(yīng)用處理器產(chǎn)品路線圖，我們未來(lái)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也將繼續(xù)遵循這一路線。我們專(zhuān)門(mén)針對(duì)高端、中端和高效率這三個(gè)細(xì)分市場(chǎng)的處理器設(shè)計(jì)，使我們能夠提供針對(duì)這三級(jí)智能手機(jī)和平板電腦市場(chǎng)的定制產(chǎn)品。

　　為適當(dāng)任務(wù)尋找適當(dāng)處理器不再是難以決斷的選擇

　　ARM的big.LITTLE技術(shù)旨在為消費(fèi)者提供最佳整體用戶體驗(yàn)——包括按需動(dòng)態(tài)性能、更高的能效、“不發(fā)熱”的耐用器件。市場(chǎng)上最早利用該技術(shù)的產(chǎn)品包括三星GS4（國(guó)際版）和三星Note3（國(guó)際版）。

　　下圖顯示了將在2013年和2014年推出的采用未來(lái)設(shè)計(jì)的高端移動(dòng)CPU子系統(tǒng)，將在2014年和2015年的設(shè)備中使用。它采用big.LITTLE電源管理技術(shù)，利用Cortex-A57的強(qiáng)大性能，并且提供高速緩存一致性互聯(lián)（cci）功能，能夠?yàn)镚PU計(jì)算提供的IO一致性的支持。

　　有關(guān)big.LITTLE的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)我近期在ARMTechCon2013上進(jìn)行的有關(guān)big.LITTLE平臺(tái)測(cè)量結(jié)果的演示（旨在展示性能改進(jìn)和節(jié)能）：big.LITTLE技術(shù)向完全異構(gòu)全局任務(wù)調(diào)度邁進(jìn)——Techcon演示文稿。

　　另外，您可能希望閱讀我早期論述該技術(shù)要點(diǎn)的博客——有關(guān)big.LITTLE的十大必備知識(shí)

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　　以上系統(tǒng)示意圖展示了最先進(jìn)的移動(dòng)CPU設(shè)計(jì)，它采用Cortex-A57和Cortex-A53處理器，并且結(jié)合最新的mali_t760GPU。請(qǐng)注意，它具有2個(gè)big核心。從我們已經(jīng)進(jìn)行的性能測(cè)試來(lái)看，2個(gè)big核心似乎已經(jīng)能滿足當(dāng)前工作負(fù)載。采用由Cortex-A15和Cortex-A7構(gòu)成的當(dāng)前最高端的移動(dòng)SoC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖和下圖也是非常類(lèi)似。Cortex-A50系列處理器代表了將在2014年間問(wèn)世的移動(dòng)SoC的未來(lái)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)…但ARM不會(huì)就此止步。我們將繼續(xù)在低功耗CPU、GPU和系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)新的創(chuàng)新技術(shù)，以此推動(dòng)智能手機(jī)、平板電腦和新興設(shè)備類(lèi)型的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)高效移動(dòng)計(jì)算，提升全球數(shù)十億用戶的生活質(zhì)量。

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