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ARM Cortex-A移動(dòng)應用處理器產(chǎn)品簡(jiǎn)介
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時(shí)間：2016-11-28
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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Cortex-A57
cortex-a57是ARM針對2013年、2014年和2015年設計起點(diǎn)的CPU產(chǎn)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(guò)Aarch32執行狀態(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(dòng)系統真正必需的，即便到那時(shí)也可以使用擴展物理尋址技術(shù)來(lái)解決，但盡早推出64位，可以實(shí)現更長(cháng)、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(lái)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(shí)。新架構可以運行64位操作系統，并在操作系統上無(wú)縫混合運行32位和64位應用程序。ARMv8架構可以實(shí)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(gè)時(shí)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計以及內存系統的其他組件，極大的提高了能效。Cortex-A57將為移動(dòng)系統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(diǎn)。
高效率產(chǎn)品線(xiàn)：Cortex-A5、Cortex-A7、Cortex-A53
隨著(zhù)智能手機市場(chǎng)的崛起，最先出現的市場(chǎng)是入門(mén)級市場(chǎng)。在新興市場(chǎng)，移動(dòng)設備沒(méi)有獲得無(wú)線(xiàn)運營(yíng)商的補貼，因此用戶(hù)必須支付全價(jià)來(lái)購買(mǎi)移動(dòng)設備，并且按月支付合約的服務(wù)費用。新興市場(chǎng)的價(jià)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(lèi)型的SoC設計來(lái)滿(mǎn)足這些市場(chǎng)的需求。在Cortex-A9發(fā)布之后不久，ARM試圖開(kāi)發(fā)一款處理器來(lái)滿(mǎn)足這一市場(chǎng)需求：這款產(chǎn)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(guò)有序單執行8級流水線(xiàn)實(shí)現了上述目標。利用這種簡(jiǎn)單流水線(xiàn)設計，我們可將功耗保持在非常低的水平。而簡(jiǎn)化的功能集，造就了ARM有史以來(lái)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(mén)級智能手機中得到大量應用cortex-a7處理器，形成了一個(gè)充滿(mǎn)活力的智能手機處理器細分市場(chǎng)。隨著(zhù)Cortex-A5取得成功，下一個(gè)目標是開(kāi)發(fā)能夠匹配Cortex-A15的架構功能集的類(lèi)似處理器，從而在big.LITTLE配對中將其與Cortex-A15結合使用。同時(shí)，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(guò)添加部分雙執行，增加TLB和內存結構，同時(shí)集成二級高速緩存，將單時(shí)鐘周期性能提高了20%。
高能效CPU產(chǎn)品線(xiàn)的最新成員利用了相同的8級有序流水線(xiàn)，但通過(guò)多種方式顯著(zhù)提升了性能，包括完全雙執行流水線(xiàn)、更寬的內部總線(xiàn)、增強浮點(diǎn)和SIMD吞吐容量、更大的TLB，以及其他對存儲器系統的改進(jìn)。cortex-a53包括可選內部RAMECC保護，還提供外部總線(xiàn)選項，使得該處理器在移動(dòng)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(jìn)之外，Cortex-A53還增加了對ARMv8架構的支持，為獨立入門(mén)級移動(dòng)芯片設計，和包含多個(gè)Cortex-A53集群的可擴展企業(yè)應用引入64位功能，同時(shí)在高端移動(dòng)系統中，將Cortex-A53和性能更強的Cortex-A57在big.LITTLE系統設計中配對使用。
下圖顯示了連續幾代高能效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(jìn)行的。在物理實(shí)現中，Cortex-A53、Cortex-A7和Cortex-A5的8級流水線(xiàn)達到的頻率和采用更長(cháng)流水線(xiàn)的“big”Cortex-ACPU能達到的頻率差距在15%之內。實(shí)際量產(chǎn)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(jīng)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(guān)ARM的高效率產(chǎn)品線(xiàn)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(dòng)應用處理器全面路線(xiàn)圖
本路線(xiàn)圖將上述所有處理器都集中在單個(gè)圖表中，展示了ARM所提供的高性能級別、中端級別、入門(mén)級別的移動(dòng)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(xiàn)圖展示了ARM三個(gè)級別的移動(dòng)應用處理器產(chǎn)品路線(xiàn)圖，我們未來(lái)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也將繼續遵循這一路線(xiàn)。我們專(zhuān)門(mén)針對高端、中端和高效率這三個(gè)細分市場(chǎng)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(chǎng)的定制產(chǎn)品。
為適當任務(wù)尋找適當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(hù)體驗——包括按需動(dòng)態(tài)性能、更高的能效、“不發(fā)熱”的耐用器件。市場(chǎng)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(lái)設計的高端移動(dòng)CPU子系統，將在2014年和2015年的設備中使用。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的更多詳細信息，請參見(jiàn)我近期在A(yíng)RMTechCon2013上進(jìn)行的有關(guān)big.LITTLE平臺測量結果的演示（旨在展示性能改進(jìn)和節能）：big.LITTLE技術(shù)向完全異構全局任務(wù)調度邁進(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(diǎn)的博客——有關(guān)big.LITTLE的十大必備知識
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以上系統示意圖展示了最先進(jìn)的移動(dòng)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(gè)big核心。從我們已經(jīng)進(jìn)行的性能測試來(lái)看，2個(gè)big核心似乎已經(jīng)能滿(mǎn)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(dòng)SoC的拓撲結構示意圖和下圖也是非常類(lèi)似。Cortex-A50系列處理器代表了將在2014年間問(wèn)世的移動(dòng)SoC的未來(lái)拓撲結構發(fā)展趨勢…但ARM不會(huì )就此止步。我們將繼續在低功耗CPU、GPU和系統設計領(lǐng)域開(kāi)發(fā)新的創(chuàng )新技術(shù)，以此推動(dòng)智能手機、平板電腦和新興設備類(lèi)型的創(chuàng )新，實(shí)現高效移動(dòng)計算，提升全球數十億用戶(hù)的生活質(zhì)量。
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