認識ARM Cortex主流架構(gòu)體系.doc

ARM Cortex主流架構(gòu)體系深度普及A5、A7、A9、A9 Family/A9 二代Family架構(gòu)以及其延伸出的大量方案，例如全志A20、炬力ATM 7021、瑞芯微3168、盈方微X15讓許多消費者感到“不明覺厲”。本文將為“小白”用戶作基礎知識普及，為大家梳理不同架構(gòu)的異同，以及其代表的平板方案特性。為大家購買或?qū)W習提供參考。1、認清ARM的命名ARM公司在經(jīng)典處理器ARM11以后的產(chǎn)品改用Cortex命名，Cortex系列屬于ARMV7架構(gòu)，這是ARM公司最新的指令集架構(gòu)。ARM V7架構(gòu)定義了三大分工明確的系列：“A”系列面向尖端的基于虛擬內(nèi)存的操作系統(tǒng)和用戶應用；“R”系列針對實時系統(tǒng)；“M”系列對微控制器。由于應用領域不同，基于V7架構(gòu)的Cortex處理器系列所采用的技術也不相同，基于V7A的稱為Cortex A系列，基于V7R的稱為Cortex R系列，基于V7M的稱為Cortex M系列。2、Cortex A5：最低端利器Cortex A5是Cortex A家族中最低端的。Cortex A5與Cortex A7、Cortex A8、Cortex A9以及Cortex A15同屬于Cortex A系列處理器。Cortex A5多核處理器利用ARM MPCore技術，Cortex A5處理器包括了TrustZone安全技術，以及在Cortex A8處理器上率先引入的NEON多媒體處理引擎。NEON技術是用于Cortex A 系列處理器的128 位SIMD（單指令、多數(shù)據(jù)）架構(gòu)擴展集，為密集型多媒體應用提供了加速功能。Cortex A5內(nèi)部核心數(shù)目1-4核可選，采用四核配置時，SOC芯片內(nèi)部還可搭配Mail GPU或由用戶按需求配用PowerVR MBX/SGXGPU。默認工作電壓1.1V,單核核心頻率480MHz，四核核心頻率可達1GHz，含緩存的核心面積最小僅1平方毫米，一級緩存容量最大64KB，功耗/頻率比參數(shù)為0.12mW/MHz。雙核版本的A5可以完勝更高端的A8，但與雙核的A7、A9相比還有一定的差距。A5處理器或最終止步于雙核且已經(jīng)站在了淘汰的邊緣。在平板類產(chǎn)品中，例如當前熱炒的盈方微X15雙核方案，即為40nm制程A5架構(gòu)，只有單核GPU MALI400，GPU主頻500MHZ。包括炬力ATM 7021、ATM 7023雙核，ATM7029等產(chǎn)品，均為A5架構(gòu)。而在手機類產(chǎn)品，熟知的高通MSM7227A/7627A（HTC新渴望VT）、MSM8225/8625（北斗小辣椒）等均為A5架構(gòu)方案。3、Cortex A8：華麗謝幕不能不說，智能終端之所以能被冠以“智能”的稱號，最初都是仰仗Cortex-A8處理器的強悍性能。A8是首款基于ARMv7體系結(jié)構(gòu)的單核產(chǎn)品，首次讓ARM處理器的頻率突破了1GHz大關并集成高性能的NEON單元（可以理解為GPU），從2009年開始席卷整個智能終端市場。大家熟知的MOTO里程碑2代、三星i9000、HTC G10等終端都是采用的是A8架構(gòu)。4、Cortex A7：為“大小狗”而生Cortex-A7 處理器的架構(gòu)和功能集與 Cortex-A15 處理器完全相同，不同之處在于，Cortex-A7 處理器的微架構(gòu)側(cè)重于提供最佳能效，因此這兩種處理器可在 big.LITTLE 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。ARM推出的“大小狗”方案，主要解決的是成本和運行當中的能耗控制，它可以在需要高性能的時候有一個主處理器運行，平時則用協(xié)處理器來維持低能耗，在同一時間當中，只會有一個主處理器和一個協(xié)處理器運行。但它具備的其實應該是在28nm制程階段搭配A15架構(gòu)的意義，如果用它來作為主處理器使用，性能其實很難得到保證40nm制程工藝的A7架構(gòu)并不具備ARM官方設定的28nm性能和功耗優(yōu)勢。不過目前芯片方案商在A7上基本為40nm，因此無法獲得最佳能耗。Cortex A7具備一顆8 stage的集成管線，并能支持雙發(fā)。不過跟A8不同的是，A7不支持雙發(fā)浮點或者說NEON指令集，不過有另外的指令集讓A7實現(xiàn)單發(fā)。內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的很多方面，A7都跟A8相似，不過在FPU等方面得到大幅加強。在平板與手機類產(chǎn)品中，全志A31四核（昂達V972平板）、聯(lián)發(fā)科MT6589四核、高通MSM8226/MSM8626等，均采用A7架構(gòu)方案。在雙核類產(chǎn)品中，全志A20是ARM Cortex-A7構(gòu)架的主要方案代表，40nm制程，主頻為1.0GHz，也有說明“根據(jù)用戶需要可以提升至1.2G”。GPU為MALI400 MP2，最后那個數(shù)字“2”代表“核心數(shù)量”，掌握這個就能很快速得讀出全智A20是雙核心GPU。比較遺憾的是A20拋棄了A31廣受好評的SGX顯示核心，改投MALI正營。5、Cortex A9：鋒芒畢露Cortex A9是性能很高的ARM處理器。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，均適用于特定應用領域和市場。Cortex A9 MPCore不僅能夠空前提升峰值性能，而且擁有先進的電源管理功能，能夠進一步降低功耗。有效地支持了設計靈活性和新的功能，從而進一步降低和控制處理器及系統(tǒng)層次的功耗。利用ARM MPCore技術的設計靈活性和先進的功耗管理技術，Cortex-A9MPCore的針對性應用能夠在有限的功耗下維持移動設備的正常運轉(zhuǎn)，從而為移動設備帶來優(yōu)于現(xiàn)有解決方案的峰值性能。A9作為目前最主流的架構(gòu)，手機產(chǎn)品中，包括了德州儀器OMAP4系列（摩托XT910）、Tegra 2/3（HTC One X）、聯(lián)發(fā)科MT6577（金立GN700W）、三星Exynos 4412（三星i9300）、華為K3V2（華為榮耀2）等均采用了此架構(gòu)。而高通APQ8064（小米2）、MSM8260（小米1）等可以看做是A9的衍生版本。在平板類產(chǎn)品中，A9架構(gòu)雙核以瑞芯微RK3168、RK3066，四核RK3188為主力代表，幾款產(chǎn)品均采用的是28nm制程工藝。以RK3168為例，功耗僅為Cortex-A7雙核芯片的二分之一，最高主頻為1.2GHz。例如RK3168/RK3188 pin-to-pin兼容。兩顆同為28nm制程先進工藝，同類中功耗最低。由于基于A9架構(gòu)，雙核A9較A7，A5性能提升50%以上！功耗降低50%。6、A9 Family/A9 二代Family：披著A5馬甲的怪胎事實上，在ARM官方英文或中文網(wǎng)，時至今日，仍然無法查得A9 Family這個稱謂。但這個概念在主流媒體被廣泛宣傳，以至于消費者暈頭轉(zhuǎn)向。A9 Family，究竟是怎么誕生的呢？其實這是比較尷尬的叫法，為在參數(shù)上不落后于人，個別芯片廠商拋出這個概念，當時就有國內(nèi)外媒體質(zhì)疑其實就是A5構(gòu)架。其實，整個所謂A9 Family/A9 二代Family均為55nm制程工藝，無論功耗還是性能，均無法與A7、A9架構(gòu)相提并論。廠商為混淆視聽，硬生生造出了一個A9 Family系列概念。這個概念，已被大量媒體披露、報道，在此筆記不再贅述。據(jù)國內(nèi)權威媒體跑分測試，A5四核安兔兔跑分總分僅為5494分，GPU得分為1878，弱不禁風。7、結(jié)語正如文中所講，消費者選購產(chǎn)品時，核數(shù)、參數(shù)只