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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 收藏

  Cortex-A57



  cortex-a57是ARM針對2013年、2014年和2015年設計起點的CPU產品系列的旗艦級CPU,它采用armv8-a架構,提供64位功能,而且通過Aarch32執(zhí)行狀態(tài),保持與ARMv7架構的完全后向兼容性。在高于4GB的內存廣泛使用之前,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展物理尋址技術來解決,但盡早推出64位,可以實現更長、更順暢的軟件遷移,讓高性能應用程序能夠充分利用更大虛擬地址范圍來運行內容創(chuàng)建應用程序,例如視頻編輯、照片編輯和增強現實。新架構可以運行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位應用程序。ARMv8架構可以實現狀態(tài)之間的輕松轉換。

  除了ARMv8的架構優(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%。它還改進了二級高速緩存的的設計以及內存系統(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。

  高效率產品線:Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A53

  隨著智能手機市場的崛起,最先出現的市場是入門級市場。在新興市場,移動設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備,并且按月支付合約的服務費用。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:這款產品的尺寸和功耗與舊款ARM926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,該設計通過有序單執(zhí)行8級流水線實現了上述目標。利用這種簡單流水線設計,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)應用處理器。

  在cortex-a5取得成功的基礎上ARM又設計了目前已在入門級智能手機中得到大量應用cortex-a7處理器,形成了一個充滿活力的智能手機處理器細分市場。隨著Cortex-A5取得成功,下一個目標是開發(fā)能夠匹配Cortex-A15的架構功能集的類似處理器,從而在big.LITTLE配對中將其與Cortex-A15結合使用。同時,該款處理器還應該在Cortex-A5的基礎上提升性能,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和內存結構,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。cortex-a53包括可選內部RAMECC保護,還提供外部總線選項,使得該處理器在移動和企業(yè)應用中都可以部署。

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  除了微架構性能改進之外,Cortex-A53還增加了對ARMv8架構的支持,為獨立入門級移動芯片設計,和包含多個Cortex-A53集群的可擴展企業(yè)應用引入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行的。在物理實現中,Cortex-A53、Cortex-A7和Cortex-A5的8級流水線達到的頻率和采用更長流水線的“big”Cortex-ACPU能達到的頻率差距在15%之內。實際量產SoC頻率存在很大差異,取決于流程選項和后端設計,我們已經看到Cortex-A7在采用28nm制程下可以達到1.2GHz、1.5GHz甚至更高的頻率。

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  有關ARM的高效率產品線的更多信息,請參閱KinjalDave的博客——高效率、中端或高性能Cortex-A差異何在?

  有關Cortex-A53的更多信息,請參閱我早期的關于最新高效率Cortex-ACPU的博客——有關Cortex-A53的5大必備知識。

  移動應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三個級別的移動應用處理器產品路線圖,我們未來產品的開發(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分市場的處理器設計,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品。

  為適當任務尋找適當處理器不再是難以決斷的選擇

  ARM的big.LITTLE技術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的產品包括三星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計的高端移動CPU子系統(tǒng),將在2014年和2015年的設備中使用。它采用big.LITTLE電源管理技術,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big.LITTLE的更多詳細信息,請參見我近期在ARMTechCon2013上進行的有關big.LITTLE平臺測量結果的演示(旨在展示性能改進和節(jié)能):big.LITTLE技術向完全異構全局任務調度邁進——Techcon演示文稿。

  另外,您可能希望閱讀我早期論述該技術要點的博客——有關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的移動CPU設計,它采用Cortex-A57和Cortex-A53處理器,并且結合最新的mali_t760GPU。請注意,它具有2個big核心。從我們已經進行的性能測試來看,2個big核心似乎已經能滿足當前工作負載。采用由Cortex-A15和Cortex-A7構成的當前最高端的移動SoC的拓撲結構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的未來拓撲結構發(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)設計領域開發(fā)新的創(chuàng)新技術,以此推動智能手機、平板電腦和新興設備類型的創(chuàng)新,實現高效移動計算,提升全球數十億用戶的生活質量。

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關鍵詞: ARMCortex-A處理

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