解讀ARM的DynamIQ技術(shù)

ARM DynamIQ 技術(shù)于近期發(fā)布，因其對(duì) big.LITTLE 技術(shù)未來發(fā)展的影響而引起了科技行業(yè)和“技術(shù)愛好者”的強(qiáng)烈興趣。簡而言之，big.LITTLE 成為了 DynamIQ 技術(shù)中的一部分。那么現(xiàn)在讓我們回過頭來，從一個(gè)更大的范圍，看看這其中的關(guān)系。

2011 年 10 月，big.LITTLE 一經(jīng)推出就成為了全球第一的應(yīng)用于手機(jī)市場的異構(gòu)處理技術(shù)。該技術(shù)的架構(gòu)包括一個(gè)高性能“大”(big)CPU 集群和一個(gè)高效率“小”(LITTLE)CPU 集群，它們之間通過一致互聯(lián)實(shí)現(xiàn)連接。在該架構(gòu)上運(yùn)行的軟件(全局任務(wù)調(diào)度)可以將正確的應(yīng)用程序任務(wù)調(diào)度到正確的CPU上。

多年以來，CPU 不斷推陳出新，以實(shí)現(xiàn)更多功能、更強(qiáng)性能和更高能效。軟件層也得到了更新，引入了更加智能化的任務(wù)調(diào)度算法。然而，在此期間，硬件技術(shù)架構(gòu)基礎(chǔ)卻基本保持不變，仍是大小兩個(gè)(或多個(gè))CPU 集群。

該技術(shù)在手機(jī)市場迅速得到應(yīng)用——在這個(gè)市場中，功耗效率和電池續(xù)航時(shí)間對(duì)于用戶體驗(yàn)至關(guān)重要。因此，如今基于ARMv8 的已出貨安卓設(shè)備有三分之二都依靠 big.LITTLE 優(yōu)化功耗和性能。

盡管“大”CPU 和“小” CPU 的潛在組合方式保持不變，DynamIQ 卻帶來了一種可以改變異構(gòu)處理格局的新型技術(shù)架構(gòu)。它的做法是將大小兩個(gè)集群合并，從而形成一個(gè)兼具大小 CPU、完全集成化的 CPU 集群。使用 DynamIQ 技術(shù)構(gòu)建的 big.LITTLE 設(shè)計(jì)被稱為 DynamIQ big.LITTLE。DynamIQ big.LITTLE 技術(shù)在 CPU 集群中引入了智能化功耗功能，有助于在一定發(fā)熱量之內(nèi)最大限度地發(fā)揮性能。這就意味著數(shù)據(jù)處理能力和性能將會(huì)更加強(qiáng)大，無論您使用什么應(yīng)用程序都能享有更加豐富的體驗(yàn)。

DynamIQ big.LITTLE 可以帶來以下好處：

完全集成化的解決方案提供更廣泛的產(chǎn)品差異化

單線程性能的提升帶來更勝一籌的用戶體驗(yàn)

通過先進(jìn)的電源管理功能實(shí)現(xiàn)更高的能效

完全集成化的解決方案提供更廣泛的產(chǎn)品差異化

我們作為消費(fèi)者，一直期待智能手機(jī)的計(jì)算能力可以不斷提高——對(duì)于每一款新上市的設(shè)備都是如此，無論是高端智能手機(jī)，還是入門級(jí)機(jī)型?？陀^地說， PokemonGo在 2016 年登陸手機(jī)市場之后一舉成為人手必備的頭號(hào)應(yīng)用程序，即便在入門級(jí)智能手機(jī)上也一樣。為了滿足消費(fèi)者對(duì)更高性能的需求，尤其是在對(duì)價(jià)格敏感的市場，系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)內(nèi)的產(chǎn)品差異化變得更加重要。

DynamIQ big.LITTLE 系統(tǒng)中的新型集成式集群不但適用于現(xiàn)有的“2+4”(2“大”4“小”)等主流 CPU 組合，而且推出了可以拓寬產(chǎn)品差異化(尤其在中端市場)的全新組合。這些全新組合(如“1+3”和“1+7”)將會(huì)讓“大”CPU 越來越多地應(yīng)用于中端市場，以便讓性能水平相較于只有“小”CPU 的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)有所提升。然而，可擴(kuò)展性的范圍并未到此為止。DynamIQ big.LITTLE 系統(tǒng)還允許在一個(gè)集群內(nèi)將單個(gè)或成組的 CPU 調(diào)整到不同的性能和功耗點(diǎn)，從而讓設(shè)計(jì)延伸出幾乎無窮無盡的可能性。DynamIQ 提供的高度靈活性為價(jià)格敏感型市場創(chuàng)造了差異化機(jī)會(huì)。

單線程性能的提升帶來更勝一籌的用戶體驗(yàn)

雖然用戶體驗(yàn)由于應(yīng)用程序的不斷發(fā)展而不斷變化，但是有一件事情始終不變：用戶體驗(yàn)在響應(yīng)速度上十分依賴于單線程計(jì)算性能。諸如人工智能(AI)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)之類的高級(jí)用途將對(duì)用戶體驗(yàn)不斷提出更高要求。然而，手機(jī)市場很快就提醒我們：發(fā)熱量限制了設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)的性能大小。熱效率問題的范圍已經(jīng)超出了手機(jī)市場，它在汽車和筆記本電腦等其他市場也是不容忽視的一大因素。

為了克服該問題，big.LITTLE依靠動(dòng)態(tài)電壓/頻率調(diào)節(jié)(DVFS)等技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)互補(bǔ)的性能域，其中每個(gè)性能域都能一致地調(diào)節(jié)電壓和頻率。而DynamIQ 通過在單個(gè)集群中支持多個(gè)可配置的性能域，進(jìn)一步發(fā)展了該技術(shù)。這些性能域由單個(gè)或多個(gè) ARM CPU 組成，可以在性能和功耗方面進(jìn)行調(diào)節(jié)，并獲得更佳的精細(xì)程度，比以前的 Cortex-A 四核心集群在調(diào)節(jié)精度方面可獲得多達(dá)4倍的提升。

該DynamIQ 技術(shù)的特性意味著 DynamIQ big.LITTLE 系統(tǒng)能夠在更嚴(yán)格的發(fā)熱量限制之下發(fā)揮更多性能，從而延長性能的持續(xù)時(shí)間。此類系統(tǒng)還可以利用瞬時(shí)性能提升，在觸摸屏或是觸摸板上為應(yīng)用程序啟動(dòng)或手勢操作(如旋轉(zhuǎn)、滑動(dòng)和捏拉縮放)等活動(dòng)帶來更快的響應(yīng)速度和更好的用戶體驗(yàn)。

通過先進(jìn)的電源管理功能實(shí)現(xiàn)更高的能效

在監(jiān)控管理系統(tǒng)升級(jí)后，大小CPU之間所有任務(wù)轉(zhuǎn)移現(xiàn)在都可以通過共享內(nèi)存在單個(gè)CPU集群之內(nèi)進(jìn)行，從而提升了能效。共享數(shù)據(jù)在“大”CPU 和“小”CPU 之間的轉(zhuǎn)移也可以在單個(gè)集群之內(nèi)進(jìn)行。從系統(tǒng)角度來看，這減少了數(shù)據(jù)流量，從而減少了功耗，帶來了整體系統(tǒng)效率的優(yōu)勢。

此外，DynamIQ big.LITTLE 系統(tǒng)還受益于在CPU集群中可配置更大的緩存空間。該緩存空間大小是完全可配置的，進(jìn)而可以在集群內(nèi)進(jìn)行更大量的異構(gòu)處理，這樣可以減少對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問，從而減少運(yùn)行某些應(yīng)用程序時(shí)系統(tǒng)使用的功耗。這也意味著減少了 CPU的數(shù)據(jù)等待時(shí)間，從而在降低功耗的同時(shí)提高性能。

DynamIQ big.LITTLE 還采用了 DynamIQ 技術(shù)的先進(jìn)電源管理功能。DynamIQ 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠加快在不同 CPU 電源狀態(tài)(例如開機(jī)、關(guān)機(jī)和休眠)之間的轉(zhuǎn)換速度。這縮短了 CPU 進(jìn)入待機(jī)模式或掉電模式所花費(fèi)的時(shí)間，從而讓進(jìn)/出待機(jī)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換更加高效。此外，還有一項(xiàng)自動(dòng)內(nèi)存功耗管理功能，它可以根據(jù) CPU 上運(yùn)行的應(yīng)用程序的類型，智能地調(diào)整集群中可用的本地內(nèi)存量。