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ARM Cortex-A移動應(yīng)用處理器產(chǎn)品簡介

作者： 時間：2016-11-28 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏

　　Cortex-A57



　　cortex-a57是ARM針對2013年、2014年和2015年設(shè)計起點的CPU產(chǎn)品系列的旗艦級CPU，它采用armv8-a架構(gòu)，提供64位功能，而且通過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位并不是移動系統(tǒng)真正必需的，即便到那時也可以使用擴(kuò)展物理尋址技術(shù)來解決，但盡早推出64位，可以實現(xiàn)更長、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運行內(nèi)容創(chuàng)建應(yīng)用程序，例如視頻編輯、照片編輯和增強現(xiàn)實。新架構(gòu)可以運行64位操作系統(tǒng)，并在操作系統(tǒng)上無縫混合運行32位和64位應(yīng)用程序。ARMv8架構(gòu)可以實現(xiàn)狀態(tài)之間的輕松轉(zhuǎn)換。

　　除了ARMv8的架構(gòu)優(yōu)勢之外，Cortex-A57還提高了單個時鐘周期性能，比高性能的Cortex-A15CPU高出了20%至40%。它還改進(jìn)了二級高速緩存的的設(shè)計以及內(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。

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

　　隨著智能手機市場的崛起，最先出現(xiàn)的市場是入門級市場。在新興市場，移動設(shè)備沒有獲得無線運營商的補貼，因此用戶必須支付全價來購買移動設(shè)備，并且按月支付合約的服務(wù)費用。新興市場的價格范圍在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型的SoC設(shè)計來滿足這些市場的需求。在Cortex-A9發(fā)布之后不久，ARM試圖開發(fā)一款處理器來滿足這一市場需求：這款產(chǎn)品的尺寸和功耗與舊款A(yù)RM926等功能性手機處理器大致相同，但性能高于在第一代智能手機中使用的arm11系列。2009年，我們發(fā)布了Cortex-A5，該設(shè)計通過有序單執(zhí)行8級流水線實現(xiàn)了上述目標(biāo)。利用這種簡單流水線設(shè)計，我們可將功耗保持在非常低的水平。而簡化的功能集，造就了ARM有史以來最高效的（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)計了目前已在入門級智能手機中得到大量應(yīng)用cortex-a7處理器，形成了一個充滿活力的智能手機處理器細(xì)分市場。隨著Cortex-A5取得成功，下一個目標(biāo)是開發(fā)能夠匹配Cortex-A15的架構(gòu)功能集的類似處理器，從而在big.LITTLE配對中將其與Cortex-A15結(jié)合使用。同時，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通過添加部分雙執(zhí)行，增加TLB和內(nèi)存結(jié)構(gòu)，同時集成二級高速緩存，將單時鐘周期性能提高了20%。

　　高能效CPU產(chǎn)品線的最新成員利用了相同的8級有序流水線，但通過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、增強浮點和SIMD吞吐容量、更大的TLB，以及其他對存儲器系統(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，使得該處理器在移動和企業(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ARMv8架構(gòu)的支持，為獨立入門級移動芯片設(shè)計，和包含多個Cortex-A53集群的可擴(kuò)展企業(yè)應(yīng)用引入64位功能，同時在高端移動系統(tǒng)中，將Cortex-A53和性能更強的Cortex-A57在big.LITTLE系統(tǒng)設(shè)計中配對使用。

　　下圖顯示了連續(xù)幾代高能效Cortex-ACPU的性能對比。因為采用最新的設(shè)計Cortex-A53能夠提供比僅僅幾年前的旗艦級CPU（Cortex-A9）出色的多性能。下圖顯示的性能比較測試是在相同頻率下進(jìn)行的。在物理實現(xiàn)中，Cortex-A53、Cortex-A7和Cortex-A5的8級流水線達(dá)到的頻率和采用更長流水線的“big”Cortex-ACPU能達(dá)到的頻率差距在15%之內(nèi)。實際量產(chǎn)SoC頻率存在很大差異，取決于流程選項和后端設(shè)計，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。

　　移動應(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圖表中，展示了ARM所提供的高性能級別、中端級別、入門級別的移動應(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三個級別的移動應(yīng)用處理器產(chǎn)品路線圖，我們未來產(chǎn)品的開發(fā)也將繼續(xù)遵循這一路線。我們專門針對高端、中端和高效率這三個細(xì)分市場的處理器設(shè)計，使我們能夠提供針對這三級智能手機和平板電腦市場的定制產(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)旨在為消費者提供最佳整體用戶體驗——包括按需動態(tài)性能、更高的能效、“不發(fā)熱”的耐用器件。市場上最早利用該技術(shù)的產(chǎn)品包括三星GS4（國際版）和三星Note3（國際版）。

　　下圖顯示了將在2013年和2014年推出的采用未來設(shè)計的高端移動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的強大性能，并且提供高速緩存一致性互聯(lián)（cci）功能，能夠為GPU計算提供的IO一致性的支持。

　　有關(guān)big.LITTLE的更多詳細(xì)信息，請參見我近期在ARMTechCon2013上進(jìn)行的有關(guān)big.LITTLE平臺測量結(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)要點的博客——有關(guān)big.LITTLE的十大必備知識

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　　以上系統(tǒng)示意圖展示了最先進(jìn)的移動CPU設(shè)計，它采用Cortex-A57和Cortex-A53處理器，并且結(jié)合最新的mali_t760GPU。請注意，它具有2個big核心。從我們已經(jīng)進(jìn)行的性能測試來看，2個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SoC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖和下圖也是非常類似。Cortex-A50系列處理器代表了將在2014年間問世的移動SoC的未來拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢…但ARM不會就此止步。我們將繼續(xù)在低功耗CPU、GPU和系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域開發(fā)新的創(chuàng)新技術(shù)，以此推動智能手機、平板電腦和新興設(shè)備類型的創(chuàng)新，實現(xiàn)高效移動計算，提升全球數(shù)十億用戶的生活質(zhì)量。
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