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以小博大CortexA15的大小核战略

发布时间:2020-02-11 06:50:38 阅读: 来源:亭子厂家

在上一期中,我们介绍了全球首款Cortex-A15架构处理器Exynos 5250所集成的GPU缘何如此强悍,本期我们则将进一步解析Cortex-A15自身架构的先进之处。改良架构大幅提升性能虽然Cortex-A15和Cortex-A9的指令集均为ARMv7-A,但前置却凭借改进的架构实现了性能的大幅飞跃。首先,在ARM多核处理器中,单核心内所配置的解码引擎决定了每个时钟周期执行命令的效率。典型的A9架构每个核心配置了2个解码引擎,而典型A15架构每个核心的解码引擎数量则提升到了3个,这意味着其每周期可以处理三条指令,指令解码效率比A95提升了33%。浮点运算能力决定了处理器的多媒体性能。典型A9架构的浮点单元都是由1个VFPv3浮点引擎和1个NEON多媒体指令引擎组成,而典型A15架构则是由2个VFPv4浮点引擎(支持IEEE 754浮点规范,性能大约是VFPv3的2倍)和2个NEON多媒体指令引擎组成,这又是领先A9架构的优势所在。此外,A15架构的指令宽度也从A9的64bit大幅度提升到128bit,可以支持8条指令分派(A9仅支持4条),而且还专门为VFP和NEON单元分别设置了指令分派端口,极大改善了A9架构因分派端口较少而容易引发的浮点指令拥堵的情况。根据附表可见,A15所支持的ISA也要比A9更为丰富,以其中大物理地址扩展功能为例,可以让A15架构处理器访问最大 1TB 内存(硬盘),可能在手机和平板上这个功能不算啥,但如果将处理器用在PC平台,能否支持1TB存储空间的这一参数可就很重要了。主要参数对比Cortex-A9Cortex-A15指令集ARMv7-AARMv7-A性能等级2.5 DMIPS/MHz3.5DMIPS/MHz多核1~4核可以实现多个处理器群ISA支持ARMThumb-2Jazelle DBX 和 RCTDSP扩展高级 SIMD NEON 单元(可选)浮点单元(可选)ARMThumb-2Jazelle RCTDSP & SIMD 扩展NEON 高级 SIMDTrustZone 安全技术VFPv4 浮点硬件虚拟化支持大物理地址扩展 (LPAE)“大小核”战略显著改善功耗经过一番架构上的改良,让Cortex-A15的性能达到了3.5DMIPS/MHz,较Cortex-A9的2.5DMIPS/MHz提升了40%。但根据半导体不变的定律,在生产工艺不变的前提下,功耗肯定要和性能成正比。指望生产工艺可以从40nm/32nm快速过渡到28nm/22nm肯定是不现实的,于是ARM想出了“大小核”的战略,也就是所谓的TTLE技术。NVIDIA曾在Tegra 3处理器中引入了“4+1”的协核心技术,即除了4颗最高可达1.4GHz的Cortex-A9核心之外,还在CPU内部加入了一枚500MHz的协核心,在待机和音乐播放等低负载工作时关闭4颗主力核心,切换到协核心模式来节省电力。而TTLE,则是ARM官方提出了一种类似Tegra 3协核心技术的解决方案。但与Tegra 3不同之处在于,TTLE已经从 “协核心”概念过渡到了“协处理器群”(由多个处理器核心组成)的概念。简单来说,TTLE是一种可以将Cortex-A15处理器群和Cortex-A7处理器群打包在一个核心内的技术,二者拥有完全相同的指令、数据类型和寻址模式,并且它们能够产生相同的结果,并可以根据系统当前的负载情况进行快速的切换。未来的四核Cortex-A15处理器很可能都是由双核A15+双核A7组成,而八核Cortex-A15处理器则是四核A15+四核A7,其中A15就好比Tegra 3的主力核心,而A7就是Tegra 3的协核心。小提示Cortex-A7是由Cortex-A15架构简化而来,性能和Cortex-A9接近,但功耗却大幅降低。打个比方,我们将汽车所用的汽油比作手机的电池。Tegra 3中的协核心好似汽车的电瓶,最多只够照明和听音响使用(不费油),但让汽车跑起来的还是耗费汽油的发动机(费油)。Cortex-A15引入的TTLE技术就好比油电混合发动机,Cortex-A15处理器群就是耗油的部分,而Cortex-A7处理器群则是用电的部分,汽车在城市或是跑高速时(上网、听音乐、看高清视频、玩普通3D游戏)靠电力驱动就足够了,只有爬坡或超车(玩大型3D游戏)等需要急加速时才会轮到汽油驱动,你说能不省油吗?

虽然ARM处理器的性能和英特尔X86处理器还存在非常大的差距,但在手机和平板电脑这类移动市场,即使是四核A9处理器都出现了性能过剩的苗头。但凭借TTLE大小核战略,让Cortex-A15可以轻松实现高性能和低功耗的平衡。毫无疑问,2013年将成为“双核A15双核A7”或“四核A15四核A7”的天下,ARM以小搏大的战争才刚刚开始。

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