Cortex-A15架構解析：探索強勁性能的秘密

　　今年的新手機趨勢無(wú)異是全面向四核靠攏，不過(guò)同樣是四核，在實(shí)際的性能上其實(shí)是千差萬(wàn)別。例如針對入門(mén)級主流市場(chǎng)的四核手機普遍采用的都是Cortex-A7以及 Cortex-A9 級別的CPU內核，這類(lèi)內核性能、成本以及發(fā)熱都會(huì )較低，因此在入門(mén)市場(chǎng)上大行其道。

　　而在高端智能手機中則出現了一些新的變化，除了去年就已經(jīng)嶄露頭角的高通Krait系列架構四核外，ARM正統的Cortex-A15也開(kāi)始走上了四核手機的舞臺，例如三星的Exynos 5 Octa、NVIDIA 的Tegra 4。

　　Cortex-A15是ARM Cortex-A家族中目前最強勁的CPU內核架構，發(fā)布時(shí)間為2010年，德州儀器是最早（2011年）投產(chǎn)基于該架構處理器（型號為OMAP 5）的授權廠(chǎng)商。

　　和ARM的Cortex-A7、Cortex-A9等微架構相比，Cortex-A15有很大的不同。

　　A15和A9同樣具備亂序執行，但是Cortex-A15具備（兩倍）的指令發(fā)射端口和執行資源，指令解碼能力也要高出50%，動(dòng)態(tài)分支預測能力更強（采用了多層級分支表緩存），指令拾取帶寬更強（128 bit vs 64 bit），這些都能讓A15的流水線(xiàn)執行具備更高的效率。除此以外，A15采用了VFPv4浮點(diǎn)單元設計，能執行FMA指令以及硬件除法指令，相較而言A9的峰值向量浮點(diǎn)性能基本上只有A15的一半。

　　不過(guò)在現實(shí)中，A15 的對手應該是高通自行設計的 ARMv7A 兼容處理器架構 Krait。高通對 Krait 的架構細節透露并不是很多，大致上就是 3 個(gè)指令解碼端口（和 A15 一樣）、7個(gè)指令發(fā)射端口（A15 是8個(gè)）、4個(gè)發(fā)射端口（A15 是8個(gè)），具備4KB+4KB的單周期時(shí)延L0 Cache設計。

　　如果采用老掉牙的Dhrystone DMIPS/MHz作為性能衡量指標，Krait 是3.3，A9 是2.5，而A15則是3.5，從紙面上看Krait的確非常適合作為A15的對手。

　　不過(guò)Dhrystone的缺點(diǎn)是顯而易見(jiàn)，它是完全可以塞進(jìn)CPU的L1 cache里執行，這就意味著(zhù)無(wú)法以此對L2 cache（A15是一體化設計，Krait是分離式設計，一體化設計可以減少內存交換導致的大量時(shí)延）、亂序執行的硬件效率/復雜性、內存子系統單元（A15的內存單元可以實(shí)現在一定條件下預執行一條加載指令，而Krait能否具備這樣的能力尚不清楚）等諸多體系架構區別對實(shí)際性能的影響作出有價(jià)值評估。

　　當然，ARM采用的DMIPS指標實(shí)際上并非28年前的那個(gè)Dhrystone，而是來(lái)自EEBMC Coremark（其實(shí) Coremark 就是前者的改善版本，主要是為了減少預優(yōu)化、對測試有比較嚴格的規則），但是CoreMark同樣可以塞進(jìn)現今大多數處理器的L1 cache里，Dhrystone不能反映現今移動(dòng)設備真實(shí)應用的問(wèn)題在這里依然存在。

　　由于應用環(huán)境日趨復雜，要正確評估一個(gè)移動(dòng)設備處理器的性能變得越來(lái)越復雜，因為現在的移動(dòng)設備跑的網(wǎng)頁(yè)瀏覽、三維游戲、音視頻、人工智能等都不可能可以完全塞進(jìn)L1 Cache里，因為這些應用牽涉到大量的數據處理。

　　這時(shí)候，人們在臺式機性能評估上學(xué)到的經(jīng)驗和測試辦法就可以在移動(dòng)設備上采用了。對CPU測試來(lái)說(shuō)，最合理的測試方式是采用多種計算規模的真實(shí)應用源代碼以本機代碼進(jìn)行編譯再進(jìn)行測試，在這樣的情況下移動(dòng)設備的計算單元、內存單元都得以充分考驗，測試結果最具參考價(jià)值。

　　能夠獲得業(yè)界（計算機工業(yè)、學(xué)術(shù)科研）官方認可的CPU測試當屬SPEC.org的SPEC CPU，它就是采用源代碼方式，讓測試人員可以編譯為本機代碼來(lái)測試，許多處理器在研發(fā)伊始就采用SPEC CPU作為最重要的性能評估指標。

　　SPEC CPU的最新版本為CPU2006，但是CPU2006針對的是當前的臺式機、工作站、服務(wù)器處理器應用環(huán)境，內存容量（CPU2006 支持多線(xiàn)程測試，因此要求的內存容量相當高，8線(xiàn)程處理器用16 GB內存也是有點(diǎn)勉強）和自身存儲空間（未編譯時(shí)就要數GB空間，編譯后就要占用1xGB了）要求都較高，因此采用CPU2006對目前的移動(dòng)設備來(lái)說(shuō)是不太現實(shí)的。

　　SPEC CPU是每隔幾年就更新一次，在CPU2006之前的舊版本為CPU2000，它的speed整數性能測試完全可以在1GB級別的移動(dòng)設備上運行，在以前甚至有一些 CPU2000的測試被移植到GPU上做加速性能測試。

　　ARM陣營(yíng)極少公布SPEC CPU測試結果，這當然也是有原因的，因為在過(guò)去的不少時(shí)間里，ARM針對的設備大都只有幾百兆內存空間，塞進(jìn)操作系統后，留給程序運行的空間就更少，此外由于省電先決的考量ARM處理器的性能其實(shí)真的不怎么樣。

　　不過(guò)有意思的是，今年ARM陣營(yíng)里的NVIDIA在發(fā)布Tegra 4的時(shí)候公布了CPU2000INT的測試結果：在1.9GHz 頻率設定的NVIDIA參考平臺里，Tegra 4的SPEC PU2000int_base 為1168。這個(gè)測試結果相當于2003年第四季度 SPEC.org 上公布的AMD K8 Sledgehammer 2GHz測試結果。

　　NVIDIA還進(jìn)行了在小米手機2（采用高通 Snapdragon S4 Pro 即 APQ8064 1.7GHz）上的CPU2000測試，并且根據高通公布的S800相對S600在IPC（每周期指令）和頻率上的變化幅度而估算出來(lái)的S800的CPU2000測試結果：

　　從圖表來(lái)看，S600的CPUINT2000_base測試結果相當于Tegra 4的一半不到，這在很大程度上反映了Cortex-A15相對Krait系處理器的真實(shí)應用差別。

　　需要指出的是，雙方的測試平臺本身也是有一些影響的，例如小米手機2執行這個(gè)測試的時(shí)候，CPU頻率是否存在降頻現象，NVIDIA對此沒(méi)有說(shuō)明。

　　一般來(lái)說(shuō)，像APQ8064在四核全速運行的時(shí)候，會(huì )在一段時(shí)間內由于過(guò)熱而導致頻率從最高的1.7GHz開(kāi)始下降。當然，NVIDIA在這里公布的是speed模式下的CPU2000INT測試結果，這個(gè)模式下是單線(xiàn)程的測試，只有一個(gè)CPU內核會(huì )被使用。

　　比較遺憾的是高通對這個(gè)測試結果尚未提出異議（據說(shuō)高通對于處理器性能的孰高孰低并不十分看重，他們戲稱(chēng)是賣(mài)基帶送CPU），而CPU2000的配置對一般人來(lái)說(shuō)是相當復雜的事情，所以這個(gè)測試暫時(shí)沒(méi)有第三方使用同樣的平臺測試佐證。

　　威盛電子在發(fā)布Nano X2處理器的時(shí)候曾經(jīng)公布過(guò)一份文件，里面也有采用CPU2000對Nano X2 1.2+GHz和Atom D525進(jìn)行測試，其中g(shù)cc編譯器出來(lái)的CPU2000 INT成績(jì)分別為799和582，采用Intel編譯器出來(lái)的成績(jì)分別是955和725。

　　NVIDIA的Tegra 4的CPU屬于A(yíng)RMv7A指令集，因此編譯器很可能是armcc或者gcc，NVIDIA新近收購的PGI是一家老牌編譯器廠(chǎng)商，也許它能提供內部測試版給 NVIDIA，只是PGI過(guò)往從未發(fā)布過(guò)ARM系編譯器。

　　到這里，大家應該對Cortex-A15的架構特點(diǎn)以及和它的一些競爭對手在性能上的區別有大致的了解，不過(guò)這樣的旗艦級處理器在智能設備的實(shí)際應用情況又如何呢？

　　有采用四核Cortex-A15手機了嗎？

　　這個(gè)問(wèn)題其實(shí)來(lái)自于一些人的猜測，我們看見(jiàn)一些文章認為Cortex-A15的性能高但是功耗大，并不一定適用于手機。

　　這個(gè)問(wèn)題放在一年前的話(huà)可能會(huì )有各種不同的答案，但是現在是2013年8月下旬，答案已經(jīng)非常清晰：已經(jīng)有采用四核Cortex-A15的手機上市，而且會(huì )有更多的采用Cortex-A15的手機上市，這也為Cortex-A15是否適用于手機的爭論畫(huà)上了一個(gè)句號。目前，明確可用于手機的Cortex-A15架構的四核移動(dòng)處理器主要有兩種，一種是三星的Exynos Octa，另外一種是NVIDIA Tegra 4。

　　三星公司在4月27日上市的Galaxy S4有多個(gè)型號，但是從處理器來(lái)分，就分為兩種機型：高通Snapdragon 600和三星Exynos 5410。

　　S600其實(shí)類(lèi)似于去年大紅大紫的APQ8064，CPU微架構為Krait 300，相對APQ8064的Krait微架構來(lái)說(shuō)，它增加了硬件數據預取器，能預先將數據從內存中抓到L2 cache里。除此以外Krait 300還改善了分支預測的準確度，這些變化能改善Krait 300的IPC（每周期指令）大約15%，加上最高頻率提升至1.9GHz（取決于手機廠(chǎng)商，像HTC One就選擇了較低的或者說(shuō)和APQ8064上限一樣的1.7GHz），因此可以認為S600的CPU性能比之前的S4 Pro最多提升了大約28.5%左右，更接近于Cortex-A15的性能，不過(guò)它使用的制程和S4 Pro一樣依然是28nm LP，這個(gè)制程沒(méi)有在漏電流上作優(yōu)化，因此在耗電方面S600比S4 Pro更大。

　　為什么三星不選擇單一型號處理器的方式呢？首先三星肯定要支持自家研發(fā)的處理器，這是毫無(wú)疑問(wèn)的，因此基于Cortex-A15的E5410自然成了配置之一;其次是三星作為一家韓國公司，同時(shí)也是一家跨國公司，產(chǎn)品需要賣(mài)向全球，有些的確已經(jīng)邁向了4G LTE，有些則還是3G時(shí)代，面對世界各地的通信制式、合作運營(yíng)商的要求以及全球行銷(xiāo)的潛規則，高通方面的產(chǎn)品是不得不考量的，因此在這里也把定位比較接近的S600作為另一種配置以支持LTE。

　　三星Galaxy S4 GT-I9500主電路板正面

　　三星Exynos 5410管芯圖，深色部分是四核A15區域，粉紅色部分是四核A7區域

　　在國際版的GT-I9500（以及中國大陸區的聯(lián)通版、電信版）采用的三星Exynos 5 Octa內部型號為Exynos 5410，CPU部分是一組四核Cortex-A15加另一組四核 Cortex-A7的搭配方式。不過(guò)Exynos 5410只支持big.LITTLE模式里的IKS（核內切換器），不支持GTS（全局任務(wù)調度）模式，因此看上去雖然有物理上的八個(gè)內核，但是本質(zhì)上同一時(shí)間內最多只能實(shí)現同時(shí)使用四核A15或同時(shí)使用四核A7，如何切換則是由根據當前任務(wù)的負荷性質(zhì)決定。

　　NVIDIA Tegra 4推出多個(gè)月后，除了自家的SHIELD和HP、華碩以及東芝等廠(chǎng)商的筆記本電腦外，還會(huì )被用于一些手機里面，目前已經(jīng)公布的有中興的U988S，據聞還會(huì )有更重量級的手機隨后出來(lái)。

　　NVIDIA Tegra 4管芯圖，橙色區為4+1Cortex-A15核心，綠色小方塊區域為GPU

　　Tegra 4和三星Exynos 5410的主CPU都采用了四核Cortex-A15，不過(guò)NVIDIA沒(méi)有采用ARM的big.LITTLE結構，而是采用自己4+1核的結構，4+1 中的“1”被稱(chēng)作伴侶核。

　　“伴侶核”是一個(gè)采用省電設計、運行在較低頻率下的Cortex-A15內核，用于處理負載較輕的任務(wù)以達到省電的目的，一旦負載較重就會(huì )切換到主CPU核上。

　　和Cortex-A15+Cortex-A7的big.LITTLE相比，這樣的設計據稱(chēng)有兩個(gè)好處：

　　首先，是由于“伴侶核”與主CPU核心架構完全一樣，CPU切換時(shí)（或者說(shuō)程序執行的現場(chǎng)切換）的時(shí)間比Cortex-A15切換到Cortex-A7的方式快很多，這是因為不用進(jìn)行復雜的映射;

　　其次，Cortex-A15的單核性能比Cortex-A7高很多，因此大多數一般的應用中并不需要頻繁切換到主CPU，從而達到更省電的目的。當然，具體的耗電情況需要等到設備出來(lái)后進(jìn)行詳細測試。

　　在商業(yè)社會(huì )里衡量一款產(chǎn)品是否成功，關(guān)鍵的指標之一自然是出貨量。按照Digitimes援引TrendForce（集邦科技）在今年七月末的一份研究報告，三星Galaxy S4的出貨量將會(huì )達到2300萬(wàn)部的總出貨量，而在更早之前已經(jīng)有媒體報道指出三星Galaxy S4的出貨量“已經(jīng)”達到兩千萬(wàn)臺。

　　如果只是靠品牌知名度和好不好看的話(huà)，任何產(chǎn)品也不可能做到快速的大量出貨，Galaxy S4作為旗艦級產(chǎn)品，它的規格配置在吸引力方面起到了很大的作用，四核Cortex-A15或者四核S600的采用是它成功的關(guān)鍵因素之一，這些成功反過(guò)來(lái)也會(huì )對人們的品牌認受度產(chǎn)生正面印象。

　　上圖就是我們前面提及的預期購買(mǎi)手機品牌調查百分比，可以看到在三星發(fā)布了Galaxy S4第一季度到第二季度變化值是呈上升態(tài)勢，而蘋(píng)果方面則是依然不斷地下滑。

　　所以從這一小節中我們可以得出結論，市場(chǎng)上已經(jīng)有四核Cortex-A15手機上市，而且從市場(chǎng)趨勢來(lái)看這樣的產(chǎn)品已經(jīng)獲得了實(shí)質(zhì)性的認可。

　　不同型號的Cortex-A15芯片設計是否一樣呢？

　　ARM的實(shí)驗室里雖然也有自己開(kāi)發(fā)的處理器實(shí)體，但是這些處理器是作為研發(fā)之用，不會(huì )拿出來(lái)賣(mài)給最終消費者的，市場(chǎng)上的“ARM”處理器都是ARM透過(guò)架構授權或者內核授權的方式由第三方廠(chǎng)商開(kāi)發(fā)或者拼湊而成。

　　因此在市場(chǎng)上你會(huì )看到五花八門(mén)、各式各樣的ARM處理器，它們來(lái)自不同的芯片設計公司、不同的制造廠(chǎng)商，由于設計技術(shù)水平、經(jīng)驗以及制造廠(chǎng)的制程不同，實(shí)際上出來(lái)的芯片在一些指標、功能上會(huì )有不可忽視的區別。

　　就譬如我們這里提到過(guò)三星Exynos 5410和NVIDIA Tegra 4，CPU都采用了四核Cortex-A15，但是兩者的區別其實(shí)多，例如：

　　1、Exynos 5410采用三星的28nm LP HKMG制程，最高頻率設定是1.6GHz，Tegra 4采用臺積電的28nm HPL制程，最高設定頻率為1.9GHz;

　　2、Exynos 5410采用了A15*4 + A7*4的設計，Tegra 4 采用了高頻A15*4+低頻（700~800MHz）低耗電A15*1的設計;

　　3、兩者的GPU截然不同，Exynos 5410采用了ImgTec授權的PowerVR SGX544MP3 （tri-core） @480MHz，Tegra 4 采用的是NVIDIA自己開(kāi)發(fā)的GPU架構，幾何單元為單精度浮點(diǎn)，像素單元為20位浮點(diǎn)，這應該是吸取了當年GeForce FX世代受挫的經(jīng)驗而特別炮制的平衡設計。

　　4、兩者的die size（管芯尺寸）不一樣，Exynos 5410按照EDN的說(shuō)法應該是122mm^2，而Tegra 4大約是80mm^2，后者比前者小了大約33%，Tegra 4的設計目標更偏向于性能、耗電、成本三者的平衡，而三星由于采用的PowerVR是屬于分塊式延后渲染器（TBDR），因此片上需要有TBDR獨有的電路，這些電路會(huì )增加不少面積。

　　從這一小節我們可以看出，同樣是采用四核A15的處理器，在很多方面都是完全不一樣的，這將對處理器的功能、性能、耗電構成不少的影響，最終反映到終端設備——手機、平板電腦上的表現也會(huì )有一定的差別。

　　同一款處理器不同版本在耗電上一樣嗎？

　　NVIDIA在較早之前發(fā)布的SHIELD采用的是前面提到的Tegra 4處理器，這是NVIDIA的第四代Tegra處理器，和其他手機SoC芯片廠(chǎng)商有多款不同芯片供選擇不同的是，NVIDIA這幾年走的都是單芯片多型號路線(xiàn)，也就是把芯片單純按照頻率、GPU使能規模來(lái)劃分多個(gè)型號供客戶(hù)選擇。

　　SHIELD 采用的Tegra 4具體型號是T40，是Tegra 4的頂級性能版本，最高頻率設定為1.9GHz，GPU規模使能規模為72 core但是頻率多少并不清楚，Tegra 4 GPU的文檔有提到在672MHz時(shí)候的性能規格，但是這不代表T40的GPU就是這樣的規格。

　　不過(guò)手機顯然不會(huì )上這樣規格的Tegra 4，因為SHIELD的形制較大，可以塞進(jìn)風(fēng)扇輔助散熱，電池容量也可以支持這樣規格跑接近10小時(shí)的游戲，即使是旗艦級別手機的個(gè)頭只有它的三分之一不到。

　　NVIDIA提供的手機版Tegra 4型號為AP40，這個(gè)版本在多個(gè)方面做了精簡(jiǎn)，例如T40有很多的I/O口，AP40只保留了必要的，溫控的策略也會(huì )有不同。

　　從一些廠(chǎng)商提供的消息，經(jīng)過(guò)這些精簡(jiǎn)后，AP40的TDP（熱設計功率，代表能讓設備低于結溫所需的散熱能力）從T40的8-10瓦降低到了3瓦級別，這相當降低到了1/3不到，變化非常大。

　　那么功率降低到這么多，性能是否會(huì )有大的下降呢？這是一個(gè)有趣的問(wèn)題。不同的廠(chǎng)商會(huì )采用不同的功耗控制策略。 一般在多核心同時(shí)高負荷工作下，手機的處理器工作速度會(huì )隨著(zhù)溫度的上升而降低，從而把總的功耗降到較低的水平。

　　不過(guò)，單核心工作的時(shí)候，頻率的下降速度就會(huì )慢很多。而且大部分的情況下，CPU高負荷的往往是間歇性的，對于大部分的應用，實(shí)際的性能應該不會(huì )有什么影響。

　　CPU性能的重要性

　　Cortex-A15 相對于S600、S800、Cortex-A9、Cortex-A7 等“對手”來(lái)說(shuō)優(yōu)勢就是具備更強的單核心性能。在多線(xiàn)程程序并不十分普及的情況下，單核心性能的重要性是毋庸置疑的。

　　其實(shí)無(wú)論是手機還是我們的臺式機、筆記本電腦，日常的不少程序都采用單線(xiàn)程代碼。多線(xiàn)程程序的開(kāi)發(fā)需要比較復雜的代碼編寫(xiě)、經(jīng)驗以及調試，而且很多任務(wù)并不容易做到并行化，因此經(jīng)過(guò)很多年以后，實(shí)際上真正的多線(xiàn)程重負荷的程序即使在PC上也并不普遍，在移動(dòng)平臺上就更少了。

　　除了一些專(zhuān)門(mén)用來(lái)燒機的軟件外，能讓多核尤其是四核手機老是處于跑滿(mǎn)狀態(tài)的應用可說(shuō)是少之又少，更常見(jiàn)的情況是某些高計算負荷的任務(wù)讓四核沖起來(lái)一下就跑完了。

　　舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，例如刷微博或者刷網(wǎng)頁(yè)的情況，里面包含很多圖文的信息，刷的時(shí)候速度快的處理器能夠很快地顯示出內容，而速度較慢的處理器則需要等待一段時(shí)間。

　　刷完以后CPU總的占有率會(huì )驟然降低，之后都是一些單線(xiàn)程的程序讓個(gè)別內核處于較飽滿(mǎn)的負載狀態(tài)。

　　真正需要CPU高負荷的時(shí)間占總時(shí)間的比例很低，甚至連1%都遠遠不到，但是這個(gè)時(shí)間雖說(shuō)很短，卻往往是影響用戶(hù)體驗的一個(gè)非常重要的因素。

　　因此，CPU的峰值性能的重要性毋庸置疑。此外，現在有一種趨勢，移動(dòng)處理器面對的屏幕分辨率甚至普遍比筆記本電腦甚至臺式機更高，這意味著(zhù)界面的處理壓力越來(lái)越高。

　　界面的刷新和網(wǎng)頁(yè)刷新的情況類(lèi)似，對CPU的性能要求高，但是時(shí)間短，用戶(hù)的體驗感受很直接。

　　因此更高的處理器速度也將是一種硬性的需求，而不是可有可無(wú)的擺設。但是對于性能和功耗的評估需要有理性的分析，有一些人一味強調拷機軟件下的CPU頻率過(guò)熱降頻情況對手機用家來(lái)說(shuō)其實(shí)是某種程度的誤導，這和實(shí)際的應用情況完全不一樣。

　　多核處理器的意義更多在于多任務(wù)的情況。Android和Windows都是典型的多任務(wù)操作系統，多核處理器在處理多任務(wù)的時(shí)候大大提升了多個(gè)程序同時(shí)運行時(shí)的處理和響應速度。

　　不過(guò)，多任務(wù)對于核心數量的需求是有限的，PC CPU和移動(dòng)處理器主流的核心都是兩到四核，這不是偶然的。

　　雖然系統中有多個(gè)線(xiàn)程和多個(gè)任務(wù)同時(shí)存在，但是出于活躍狀態(tài)的往往也就少數幾個(gè)，因此更多的CPU核心意義是不大的?，F在有些廠(chǎng)商推出的所謂八核Cortex-7的處理器，在絕大部份的情況下性能一定還不如雙核Cortex-A15。

　　ARM推出A12就等于否定A15？

　　ARM是一家非常純粹的設計公司，它并不向終端消費者、廠(chǎng)商出售任何處理器，而是提供授權給第三方公司，讓其自行設計或者堆砌出自己的處理器。

　　這樣的好處是它可以節省掉一大筆行銷(xiāo)上的資源，ARM設計一款處理器內核并不會(huì )產(chǎn)生任何庫存壓力，它只消告訴廠(chǎng)商這個(gè)處理器如何做對接以及可以用來(lái)干嘛就可以了，接下來(lái)就是等著(zhù)收錢(qián)了。

　　在這樣的情況下，ARM可以做到非常靈活多變，當看到市場(chǎng)上（也許是將會(huì )）存在空擋時(shí)候，就能很快推出相應的“產(chǎn)品”。按照時(shí)間來(lái)看，Cortex-A12的推出其實(shí)就是瞄準了Cortex-A7/A53和Cortex-A57之間的空隙，屬于未來(lái)一年后的中端偏低市場(chǎng)的主力。

　　在Cortex-A12推出后，有些人就馬上下結論，這代表了ARM對Cortex-A15在手機應用上的否定。

　　如果以big.LITTLE布局來(lái)看Cortex-A12屬于A(yíng)RM產(chǎn)品規劃中的big，也就是偏向性能先決的內核，目前確定的制程包括了GlobalFoundries的SLP-28和臺積電的28 HPM。Cortex-A12和Cortex-A9一樣是雙發(fā)射亂序執行，但是和A9相比，A12的亂序執行不僅限于整數流水線(xiàn)，而是浮點(diǎn)流水線(xiàn)和內存操作都具備了亂序執行。

　　此外 A12實(shí)現了VFPv4浮點(diǎn)單元并且將Neon向量單元列為標準配備，Coremark測試可以做到單核3.0 DMIPS/MHz，相比之下A9 和A15 分別是2.5和35。

　　所以很明顯，A12性能處于A(yíng)9和A15性能之間，這對ARM來(lái)說(shuō)是很正常不過(guò)的事情。事實(shí)上ARM在發(fā)布A12的同時(shí)還更新了A9，提到A9 r4版的性能更新，按照幻燈片，對分支預測和內存子系統作改進(jìn)后的r4在IPC 上能做到初版A9 的1.4倍左右。

　　Cortex-A9至今已經(jīng)有多個(gè)版本，見(jiàn)上圖的r1-r4描述

　　如果單看IPC的話(huà)，A9 r4是不是和A12很類(lèi)似？那如果按照某些人的思維，A9 r4豈不是可以用來(lái)否定A15？

　　目前A9 r4已經(jīng)在NVIDIA Tegra 4i里面采用，按照NVIDIA的數據，在BBench中相比A9 r1有25%的性能提升，而在SPECint 2000中也有15%的性能提升，基于Tegra 4i的終端很可能會(huì )在明年第一季度就能看到，而A12還沒(méi)有任何廠(chǎng)商宣布采用，A15即使退下火線(xiàn)也未必是因為A12的出現，因為A15的定位接替者其實(shí)是基于A(yíng)RMv8的 A57。

　　余論與后記

　　看到這里，相信大家已經(jīng)基本了解了Cortex-A15大致架構和性能、定位，而配備四核Cortex-A15的三星Galaxy S4手機已經(jīng)取得了非常矚目的成功。

　　不同廠(chǎng)商、不同型號的四核Cortex-A15處理器在很多方面都存在不少的差別，這些差別或因為設計意念、經(jīng)驗，或因為各自在某領(lǐng)域的優(yōu)勢，或因為產(chǎn)品定位，或因為制程，這些差別讓我們不能簡(jiǎn)單地類(lèi)比，例如直接把某型號的Cortex-A15四核處理器在性能、功耗的指標類(lèi)推到另一型號上。

　　手機性能測試是比較特殊的，它是一個(gè)封閉的東西，從硬件角度看，絕大多數情況下你不能把里面的東西卸下來(lái)拿到另一部不同型號的手機里測試來(lái)驗證不同硬件組合下的影響，從軟件角度看，目前缺乏足夠的工具和經(jīng)驗了解在測試的時(shí)候到底發(fā)生了什么，到底是廣譜的優(yōu)化還是定制優(yōu)化非知情者是很難了解的。

　　對于手機來(lái)說(shuō)，單線(xiàn)程的性能同樣不容忽視，這和多線(xiàn)程代碼編寫(xiě)的難度有直接關(guān)系，現實(shí)中許多應用還是基于單線(xiàn)程的，在此時(shí)Cortex-A15的單線(xiàn)程性能優(yōu)勢就能體現出來(lái)。

　　在日常應用中沒(méi)有多少應用會(huì )像拷機程序那樣長(cháng)時(shí)間持續的四核全部跑滿(mǎn)，尤其是在手機應用中，在手機測試中采用這類(lèi)程序到底有多少意義是令人懷疑的，手機用家真的會(huì )整天沒(méi)事呆看手機跑StabilityTest之類(lèi)的東西嗎？

　　Cortex-A12上市的時(shí)間點(diǎn)可能是明年下半年以后的事情，它的性能定位就是接替Cortex-A9，而Cortex-A15的接替者將會(huì )是Cortex-A57，Cortex-A12在此時(shí)（A57時(shí)代）扮演的就是中階偏低的角色。

　　總之，我相信在未來(lái)的一年里，Cortex-A15四核版的手機將會(huì )越來(lái)越多，相應的芯片型號也會(huì )層出不窮，其中應該不乏成功的產(chǎn)品