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手机步入八核时代?探密ARM big.LITTEI架构

手机步入八核时代?探密ARM big.LITTEI架构

点击数:7954 次   录入时间:10-08 09:22:01   整理:http://www.55dianzi.com   电脑-单片机-自控术语

    什么是八核处理器?

  智能手机的出现,戏剧性地改变着人们的工作、沟通和娱乐。我们现实日常生活与虚拟世界所需的所有信息,在我们的弹指间,从未离开过计算机网络或智能手机。这个道理很简单,我们放置在移动设备上的各式各样任务,以及我们不断增长的需求与欲望,势必需要更强大的处理能力才行。我们的智能手机已经从单核心处理器转为四核心处理器,而八核甚至十六核的处理器也似乎势在必发!那么什么是八核处理器?顾名思义,八核心处理器是系统芯片(SoC;System on a Chip/System onChip)配有八个ARM核心。每一个“核心”是一个独立的ARM处理器,八个放在一起,以建立完整的系统芯片。

  按照人们的常理,八核处理器的ARM处理器肯定比目前四核处理器更强、更耗电。不过八核ARM处理器或许会改变你的观点!新一代八核处理器并不会采用目前对等内核设计,比如八个一样的Cortex-A15核心或八个Cortex-A9处理器,而是采用“大四十小四核”的设计——四个高性能的Cortex-A15核心及四个低功耗低性能的Cortex-A7内核,这就是ARM的一项新技术——“big.LITTLE”架构。那么这些大小核心如何工作的呢?

  big.LITTLE架构剖析

      其实这种大小核设计并不是ARM首创。英伟达在设计Tegra3时就引入了大小核设计,只不过是采用“大四核+一协核心”设计。Tegra 3实际上是“5”核处理器,所有的核心都基于Cortex-A9架构,只不过将协核心的频率设为500MHz,采用低功率制程技术制造;而其余的四核心频率则达到GHz等级,采用通用或高性能制程制造。1当手机待机时,其他核心全部处于关闭状态,只有一个主频为500MHz的协核心工作,当在需要处理时系统会切换到四核心运作,这时协核心便会关闭。ARM的“big.LITTLE”架构其实也有着异曲同工之妙,只不过内核主角变了,那就是换成性能更强的Cortex-A15及更节能的Cortex-A7。Cortex-A15就不用我们多说,它是ARM针对高性能应用推出的处理内核,但它的缺点也是显而易见的——功耗更高,这显示与ARM处理器节电的优良传统背道而驰。怎么办?“big.LITTLE”架构、Cortex-A7就在这种情况下诞生了!

  Cortex-A7内核

      Cortex-A7处理器的体系结构和功能集与Cortex-A15处理器完全相同。不同之处在于,Cortex-A15本身就是针对高效能运算而来,先天架构就比现在的Cortex-A8以及Cortex-A9更为复杂,同频率效能也预期比A8、A9高出50%,频率更是设定在2.5GHz左右。而Cortex-A7则是走了相反的一条路——回归到Cortex-A8的顺序执行,在并行计算中可以顺序执行两条指令。2

  Cortex-A7不支持双发浮点或者说NEON指令集,不过有另外的指令集让A7实现单发。尽管限制了双发能力,A7仍能提供比A8更强的每赫兹性能和整体性能:由于采用了相比A8更先进的预测器,A7的分支预测计算能力得到提升,更好的预测算法也使得这颗芯片更为节能。而且A7很“瘦身”,ARM宣称28nm的单核Cortex-A7的面积仅有0.5平方毫米,在工艺节点上,ARM希望合作厂商能将A7的内核面积控制在A8的1/2甚至1/3,因此将Cortex-A7塞进“big.LITTLE”显然没有压力。

  big.UTTLE,ARM的混合引擎

      如果将Cortex-A7比喻为一个省油的汽车引擎,那么big.LITTLE就相当于一个混合动力汽车系统一整合了一台动力强劲的四缸3.0汽车引擎(四核Cortex-A15)及一台四缸1.0汽车引擎(四核Cortex-A7)。

  big.LITTLE就是在低负载时将系统交由Cortex-A7架构负责,等到高运算需求可瞬间切换到高性能的Cortex-A15架构。这就像有一个混合动力系统,处于待机状态的3.0引擎在需要爬坡时从停止状态突然加速,然后当您稍稍松开油门时在不到一眨眼的工夫便切换到1.0的引擎中。系统不会因为负责的核心改变而产生改变,使用者也不会感受到转移的影响。为优化此一创新处理器架构,ARM以AMBA 4 ACE(AXICoherencV Extensions)先进系统IP进行支持,确保Cortex-A7/A15之间实现完整缓存、输入/输出(I/O)、处理器对处理器,甚至整体系统的—致性,让智能型手机的软件及应用程序切换运作无碍,使用者也不会感到任何的不顺畅。




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