瑞芯微等都已獲Cortex-A72的授權(quán)，RK3399及RK3399Pro皆已應(yīng)用

2020-11-20 10:32:15

? ? ? ? ARM處理器大體上可以排序?yàn)椋篊ortex-A72處理器、Cortex-A57處理器、Cortex-A53處理器、Cortex-A15處理器、Cortex-A12處理器、Cortex-A9處理器、Cortex-A8處理器、Cortex-A7處理器、Cortex-A5處理器、ARM11處理器、ARM9處理器、ARM7處理器。再往低的部分手機(jī)產(chǎn)品中基本已經(jīng)不再使用，這里就不再介紹。

● Cortex-A72處理器

? ? ? ?不久前，ARM發(fā)布了自己的下一代核心Cortex-A72，A72將會直接取代A57，定位高端市場。

? ? ? ? Cortex-A72性能已達(dá)到PC級CPUARM從A15之后，執(zhí)行大小核的架構(gòu)，所謂的big.LITTLE，在低負(fù)載用小核心，高負(fù)載用大核心，平衡性能與功耗的矛盾。

? ? ? ? 而這一次，ARM只發(fā)布了一個大核心A72，與其配套的小核心依然是上一代的A53,沒有進(jìn)一步發(fā)展，雖然ARM此前已經(jīng)宣稱，A53將順序執(zhí)行架構(gòu)做到了極致。但是我們不認(rèn)為就沒有可升級的余地。ARM不更新的原因，可能是在小核心上，A53的性能已經(jīng)夠了，進(jìn)一步升級無意義。

? ? ? ? 在這個A72的大核心上，ARM表示，Cortex-A72是其性能最出色、最先進(jìn)的處理器，構(gòu)建在Cortex-A57的基礎(chǔ)之上，性能可達(dá)Cortex-A15?3.5倍。不過，從架構(gòu)圖和規(guī)格表上看，A72和A57并沒有本質(zhì)的不同，仍舊最多四核心，一級二級的緩存容量都沒變，只是做了一些細(xì)節(jié)調(diào)整，比較明顯的變化是砍去了NEON?SIMD引擎中的加密擴(kuò)展功能，總線接口擴(kuò)展到128bit。

? ? ? ? 所以，A72的性能提升可能來自于微架構(gòu)的改進(jìn)，譬如分支預(yù)測的效率等等。

? ? ? ? A72號稱性能比A15處理器提升3.5倍，在同樣的工作負(fù)載下，功耗降低75%。搭配大小核心方案，功耗還能降低40%-60%看上去非常美好。

? ? ? ? 不過，我們要知道，按照ARM這種性能算法，A57比A15也有1.9倍的性能提升。那是建立在20nm對28nm工藝的基礎(chǔ)之上的。同樣，A72這個所謂3.5倍的性能提升，也是建立在16nmfinFET對28nm的工藝優(yōu)勢上。

? ? ? ? 實(shí)際上，ARM的A57在同頻下相對于A15只有25%-30%的提升。1.9GHZ的A15跑specint2000，大約是1100分，1.7GHZ的A57跑specint2000是1250分。

? ? ? ? 按照ARM的比例，3.5倍的A72相比1.9倍的A57只提升了1.84倍，估計同頻A72相對于A57大約也是25%左右的提升。也就是1.7Ghz的A72跑Specint2000大約在1550分。

? ? ? ? 這個分?jǐn)?shù)和蘋果的A8處理器差不多，而A8是1.4GHZ，ARM這個下一代的A72核心，同頻性能很可能還不如蘋果的A8。

? ? ? ? 不過A8用在手機(jī)上只是雙核心，而A72起步就是四核心，在頻率上，A72號稱能達(dá)到2.5GHZ，所以總體性能A72的處理器還是有優(yōu)勢的。不過等A72在2016年上市的時候，蘋果A10可能都在路上了。

? ? ? ? 放到PC上去比較，A72大約還在酷睿2的等級，這個性能很不錯，但是不能與主流的Intel?i7去比較，移動距離桌面還有很遠(yuǎn)的距離。

多核心效率和內(nèi)存性能大幅提升

? ? ? ? CoreLink?CCI-500最大的變化就是增加了一個“探聽過濾器”(Snoop?Filter)，從而使探聽控制不再局限于單個簇內(nèi)部的CPU之間，可以擴(kuò)展到整個處理器的所有核心。

? ? ? ? 過去，ARM雖然支持多核心，但實(shí)際上是四個核心一個簇，簇內(nèi)部是有偵聽的，可以解決緩存一致性的問題，而簇之間是沒有的，所以從四核心到八核心會有一定的性能下降。

? ? ? ? 而ARM提倡的大小核恰恰是八核心的，這次增加“探聽過濾器”可以提升多核心的性能。

? ? ? ? 額外的開銷少了，內(nèi)存的性能也跟著提升，ARM宣稱CoreLink?CCI-500可以提升30%的內(nèi)存性能。

? ? ? ? 在內(nèi)存帶寬上，CoreLink?CCI-500提升到了四通道128-bit內(nèi)存位寬。這讓采用ARM公版設(shè)計的廠商可以支持更寬的內(nèi)存帶寬，進(jìn)而支持更高分辨率的顯示設(shè)備。

? ? ? ? 而過去，只有高通的處理器內(nèi)存帶寬比較高，因?yàn)楦咄ú皇褂肁RM的一致性互聯(lián)架構(gòu)，而是自己搞一套。而高通處理器的體驗(yàn)也一直比較好。

? ? ? ? 在核心支持上，最多支持的CPU簇也從2個增加到4個，每個簇可以支持四個處理器，這樣算最多可以支持16個處理器，可以用于一些高性能領(lǐng)域。手機(jī)上因?yàn)楣脑蚬烙嬤€會是8核心（大小四核心）作為主流。

? ? ? ? 對消費(fèi)者來說，最實(shí)惠就是“探聽過濾器”帶來的效能提升和四通道128-bit內(nèi)存位寬帶來的體驗(yàn)提升。

? ? ? ? 目前，海思、聯(lián)發(fā)科、瑞芯微等都已經(jīng)購買了Cortex-A72的授權(quán)，預(yù)計2016年我們就能看到相關(guān)產(chǎn)品。怪獸即將來襲。

?● Cortex-A57、A53處理器

　　 Cortex-A53、Cortex-A57兩款處理器屬于Cortex-A50系列，采用64位ARMv8架構(gòu)。

　　在A72發(fā)布之前， Cortex-A57是ARM最先進(jìn)、性能最高的應(yīng)用處理器，號稱可在同樣的功耗水平下達(dá)到當(dāng)今頂級智能手機(jī)性能的三倍；而Cortex-A53是世界上能效最高、面積最小的64位處理器，同等性能下能效是當(dāng)今高端智能手機(jī)的三倍。這兩款處理器還可整合為ARM?big.LITTLE（大小核心伴侶）處理器架構(gòu)，根據(jù)運(yùn)算需求在兩者間進(jìn)行切換，以結(jié)合高性能與高功耗效率的特點(diǎn)，兩個處理器是獨(dú)立運(yùn)作的。

? 應(yīng)用案例：三星Exynos 5433，Marvell?PXA1928，聯(lián)發(fā)科MT6752，高通驍龍810等?

●?Cortex-A15處理器架構(gòu)解析

　　?ARM?Cortex-A15處理器隸屬于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架構(gòu)。

　　 Cortex-A15 MPCore處理器具有無序超標(biāo)量管道，帶有緊密耦合的低延遲2級高速緩存，該高速緩存的大小最高可達(dá)4MB。浮點(diǎn)和NEON媒體性能方面的其他改進(jìn)使設(shè)備能夠?yàn)橄M(fèi)者提供下一代用戶體驗(yàn)，并為 Web 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)用提供高性能計算。Cortex-A15處理器可以應(yīng)用在智能手機(jī)、平板電腦、移動計算、高端數(shù)字家電、服務(wù)器和無線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等設(shè)備上。

　　 理論上，Cortex-A15 MPCore處理器的移動配置所能提供的性能是當(dāng)前的高級智能手機(jī)性能的五倍還多。在高級基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，Cortex-A15 的運(yùn)行速度最高可達(dá)2.5GHz，這將支持在不斷降低功耗、散熱和成本預(yù)算方面實(shí)現(xiàn)高度可伸縮的解決方案。

　　 應(yīng)用案例：三星Exynos 5250。三星Exynos 5250芯片是首款A(yù)15芯片，應(yīng)用在了最近發(fā)布的Chromebook和Nexus 10平板電腦上面。Exynos 5250的頻率是1.7GHz，采用32納米的HKMG工藝，配備了Mali-604?GPU，性能強(qiáng)大。另外據(jù)傳三星下一代Galaxy S4將會搭載四核版的Exynos 5450芯片組，同樣應(yīng)用Cortex-A15內(nèi)核。另外NVIDIA Tegra 4采用A15內(nèi)核。

?

●?Cortex-A12處理器架構(gòu)解析

? ? ? ? 2013中旬，ARM?發(fā)布了全新的Cortex-A12處理器，在相同功耗下，Cortex-A12的性能上比Cortex-A9提升了40%，同時尺寸上也同樣減小了30%。Cortex-A12也同樣能夠支持big.LITTLE技術(shù)，可以搭配Cortex-A7處理器進(jìn)一步提升處理器的效能。

Cortex-A12架構(gòu)圖

? ? ? ? ?ARM表示Cortex-A12處理器未來將應(yīng)用于大量的智能手機(jī)以及平板產(chǎn)品，但更加側(cè)重于中端產(chǎn)品。同時ARM也預(yù)計在2015年，這些中端產(chǎn)品在數(shù)量上將遠(yuǎn)超過旗艦級別的智能手機(jī)及與平板。

? ? ? ? 搭載Cortex-A12處理器的中端機(jī)在未來也將是非常有特點(diǎn)的產(chǎn)品，因?yàn)镃ortex-A12能夠支持虛擬化、AMD?TrustZone技術(shù)，以及最大1TB的機(jī)身存儲。這也就意味著未來搭載這一處理器的智能手機(jī)完全可以作為所謂的BYOD（Bring Your Own Device）設(shè)備使用，換句話說就是在作為自用手機(jī)的同時，還可以用作商務(wù)手機(jī)存儲商務(wù)內(nèi)容。

Mali-V500架構(gòu)圖

? ? ? ? 同時Cortex-A12也搭載了全新的Mali-T622繪圖芯片與Mali-V500視頻編解碼IP解決方案，同樣也是以節(jié)能為目標(biāo)。這樣看來，定位中端市場，低功耗小尺寸，Cortex-A12最終必然會取代Cortex-A9。

?

?●?Cortex-A9處理器架構(gòu)解析

　　?ARM?Cortex-A9處理器隸屬于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架構(gòu)。

　　 Cortex-A9?處理器的設(shè)計旨在打造最先進(jìn)的、高效率的、長度動態(tài)可變的、多指令執(zhí)行超標(biāo)量體系結(jié)構(gòu)，提供采用亂序猜測方式執(zhí)行的 8 階段管道處理器，憑借范圍廣泛的消費(fèi)類、網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)和移動應(yīng)用中的前沿產(chǎn)品所需的功能，它可以提供史無前例的高性能和高能效。

　　 Cortex-A9 微體系結(jié)構(gòu)既可用于可伸縮的多核處理器（Cortex-A9 MPCore多核處理器），也可用于更傳統(tǒng)的處理器（Cortex-A9單核處理器）?？缮炜s的多核處理器和單核處理器支持 16、32 或 64KB 4 路關(guān)聯(lián)的 L1 高速緩存配置，對于可選的 L2 高速緩存控制器，最多支持 8MB 的 L2 高速緩存配置，它們具有極高的靈活性，均適用于特定應(yīng)用領(lǐng)域和市場。

　　?應(yīng)用案例：德州儀器OMAP 4430/4460、Tegra 2、Tegra 3、新岸線NS115、瑞芯微RK3066、聯(lián)發(fā)科MT6577、三星?Exynos 4210、4412、華為K3V2等。另外高通APQ8064、MSM8960、蘋果A6、A6X等都可以看做是在A9架構(gòu)基礎(chǔ)上的改良版本。

?

●?Cortex-A8處理器架構(gòu)解析

　　?ARM?Cortex-A8處理器隸屬于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架構(gòu)，是我們目前使用的單核手機(jī)中最為常見的產(chǎn)品。

　　?ARM?Cortex-A8處理器是首款基于ARMv7體系結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，能夠?qū)⑺俣葟?00MHz提高到1GHz以上。Cortex-A8處理器可以滿足需要在300mW以下運(yùn)行的移動設(shè)備的功率優(yōu)化要求；以及需要2000 Dhrystone MIPS的消費(fèi)類應(yīng)用領(lǐng)域的性能優(yōu)化要求。

　　 Cortex-A8 高性能處理器目前已經(jīng)非常成熟，從高端特色手機(jī)到上網(wǎng)本、DTV、打印機(jī)和汽車信息娛樂，Cortex-A8處理器都提供了可靠的高性能解決方案。

　　?應(yīng)用案例：TI OMAP3系列、蘋果A4處理器（iPhone 4）、三星S5PC110（三星I9000）、瑞芯微RK2918、聯(lián)發(fā)科MT6575等。另外，高通的MSM8255、MSM7230等也可看做是A8的衍生版本。

?

●?Cortex-A7處理器架構(gòu)解析

　　?ARM?Cortex-A7處理器隸屬于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架構(gòu)，它的特點(diǎn)是在保證性能的基礎(chǔ)上提供了出色的低功耗表現(xiàn)。

　　 Cortex-A7處理器的體系結(jié)構(gòu)和功能集與Cortex-A15?處理器完全相同，不同這處在于，Cortex-A7?處理器的微體系結(jié)構(gòu)側(cè)重于提供最佳能效，因此這兩種處理器可在big.LITTLE（大小核大小核心伴侶結(jié)構(gòu)）配置中協(xié)同工作，從而提供高性能與超低功耗的終極組合。單個Cortex-A7處理器的能源效率是ARM?Cortex-A8處理器的5倍，性能提升50%，而尺寸僅為后者的五分之一。

作為獨(dú)立處理器，Cortex-A7可以使2013-2014年期間低于100美元價格點(diǎn)的入門級智能手機(jī)與2010 年500美元的高端智能手機(jī)相媲美。這些入門級智能手機(jī)在發(fā)展中世界將重新定義連接和Internet使用。

　　?應(yīng)用案例：全志Cortex-A7四核平板芯片，聯(lián)發(fā)科的MT6589。

●?Cortex-A5處理器架構(gòu)解析

　　?ARM?Cortex-A5處理器隸屬于Cortex-A系列，基于ARMv7-A架構(gòu)，是能效最高、成本低的處理器。

　　 Cortex-A5處理器可為現(xiàn)有ARM9和ARM11處理器設(shè)計提供很有價值的遷移途徑，它可以獲得比ARM1176JZ-S更好的性能，比ARM926EJ-S更好的功效和能效。另外，Cortex-A5處理器不僅在指令以及功能方面與更高性能的Cortex-A8、Cortex-A9和Cortex-A15處理器完全兼容，同時還保持與經(jīng)典ARM處理器（包括ARM926EJ-S、ARM1176JZ-S和?ARM7TDMI）的向后應(yīng)用程序兼容性。

　　?應(yīng)用案例：高通MSM7227A/7627A、高通MSM8225/8625。

?●?ARM11系列處理器架構(gòu)解析

　　?ARM11系列包括了ARM11MPCore處理器、ARM1176處理器、ARM1156處理器、ARM1136處理器，它們是基于ARMv6架構(gòu)，分別針對不同應(yīng)用領(lǐng)域。ARM1156處理器主要應(yīng)用在高可靠性和實(shí)時嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，與手機(jī)關(guān)聯(lián)不大，此處略去介紹。

　　?ARM11 MPCore使用多核處理器結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)從1個內(nèi)核到4個內(nèi)核的多核可擴(kuò)展性，從而使具有單個宏的簡單系統(tǒng)設(shè)計可以集成高達(dá)單個內(nèi)核的4倍的性能。Cortex-A5處理器是ARM11MPCore的相關(guān)后續(xù)產(chǎn)品。

　　?ARM1176處理器主要應(yīng)用在智能手機(jī)、數(shù)字電視和電子閱讀器中，在這些領(lǐng)域得到廣泛部署，它可提供媒體和瀏覽器功能、安全計算環(huán)境，在低成本設(shè)計的情況下性能高達(dá)1GHz。

　　?ARM1136處理器包含帶媒體擴(kuò)展的ARMv6 指令集、Thumb代碼壓縮技術(shù)以及可選的浮點(diǎn)協(xié)處理器。ARM1136是一個成熟的內(nèi)核，作為一種應(yīng)用處理器廣泛部署在手機(jī)和消費(fèi)類應(yīng)用場合中。在采用 90G工藝時性能可達(dá)到600MHz以上，在面積為2平方毫米且采用65納米工藝時可達(dá)到1GHz。

　　 應(yīng)用案例：高通MSM7225（HTC?G8）、MSM7227、Tegra APX 2500、博通BCM2727（諾基亞N8）、博通BCM2763（諾基亞PureView 808）、 Telechip 8902（平板電腦）。

●?ARM9系列和ARM7系列處理器架構(gòu)解析

　　?ARM9系列處理器系列包括ARM926EJ-S、ARM946E-S和?ARM968E-S處理器。其中前兩者主要針對嵌入式實(shí)時應(yīng)用，我們這里就主要針對ARM926EJ-S進(jìn)行介紹。

　　?ARM926EJ-S基于ARMv5TE架構(gòu)，作為入門級處理器，它支持各種操作系統(tǒng)，如Linux、Windows CE和Symbian。ARM926EJ-S?處理器已授權(quán)于全球100多家硅片供應(yīng)商，并不斷在眾多產(chǎn)品和應(yīng)用中得到成功部署，應(yīng)用廣泛。

　　?應(yīng)用案例：TI OMAP 1710。諾基亞N73、諾基亞E65、三星SGH-i600等手機(jī)采用的都是該處理器。

●?ARM7系列處理器

　　?ARM7系列處理器系列包括ARM7TDMI-S（ARMv4T架構(gòu)）和ARM7EJ-S（ARMv5TEJ架構(gòu)），最早在1994推出，相對上面產(chǎn)品來說已經(jīng)顯舊。雖然現(xiàn)在ARM7處理器系列仍用于某些簡單的32位設(shè)備，但是更新的嵌入式設(shè)計正在越來越多地使用最新的ARM處理器，這些處理器在技術(shù)上比ARM?7系列有了顯著改進(jìn)。

　　 作為目前較舊的一個系列，ARM7處理器已經(jīng)不建議繼續(xù)在新品中使用。它究竟有多老呢？上面的Apple eMate 300使用的就是一款25MHz的ARM7處理器，夠古老了吧？