解讀ARM的DynamIQ技術(shù)

ARM DynamIQ 技術(shù)于近期發(fā)布，因其對 big.LITTLE 技術(shù)未來(lái)發(fā)展的影響而引起了科技行業(yè)和“技術(shù)愛(ài)好者”的強烈興趣。簡(jiǎn)而言之，big.LITTLE 成為了 DynamIQ 技術(shù)中的一部分。那么現在讓我們回過(guò)頭來(lái)，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用于手機市場(chǎng)的異構處理技術(shù)。該技術(shù)的架構包括一個(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(guò)一致互聯(lián)實(shí)現連接。在該架構上運行的軟件(全局任務(wù)調度)可以將正確的應用程序任務(wù)調度到正確的CPU上。

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

該技術(shù)在手機市場(chǎng)迅速得到應用——在這個(gè)市場(chǎng)中，功耗效率和電池續航時(shí)間對于用戶(hù)體驗至關(guān)重要。因此，如今基于ARMv8 的已出貨安卓設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(lái)了一種可以改變異構處理格局的新型技術(shù)架構。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)構建的 big.LITTLE 設計被稱(chēng)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)熱量之內最大限度地發(fā)揮性能。這就意味著(zhù)數據處理能力和性能將會(huì )更加強大，無(wú)論您使用什么應用程序都能享有更加豐富的體驗。

DynamIQ big.LITTLE 可以帶來(lái)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(xiàn)程性能的提升帶來(lái)更勝一籌的用戶(hù)體驗

通過(guò)先進(jìn)的電源管理功能實(shí)現更高的能效

完全集成化的解決方案提供更廣泛的產(chǎn)品差異化

我們作為消費者，一直期待智能手機的計算能力可以不斷提高——對于每一款新上市的設備都是如此，無(wú)論是高端智能手機，還是入門(mén)級機型?？陀^(guān)地說(shuō)， PokemonGo在 2016 年登陸手機市場(chǎng)之后一舉成為人手必備的頭號應用程序，即便在入門(mén)級智能手機上也一樣。為了滿(mǎn)足消費者對更高性能的需求，尤其是在對價(jià)格敏感的市場(chǎng)，系統級芯片(SoC)內的產(chǎn)品差異化變得更加重要。

DynamIQ big.LITTLE 系統中的新型集成式集群不但適用于現有的“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(chǎng))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(lái)越多地應用于中端市場(chǎng)，以便讓性能水平相較于只有“小”CPU 的傳統設計有所提升。然而，可擴展性的范圍并未到此為止。DynamIQ big.LITTLE 系統還允許在一個(gè)集群內將單個(gè)或成組的 CPU 調整到不同的性能和功耗點(diǎn)，從而讓設計延伸出幾乎無(wú)窮無(wú)盡的可能性。DynamIQ 提供的高度靈活性為價(jià)格敏感型市場(chǎng)創(chuàng )造了差異化機會(huì )。

單線(xiàn)程性能的提升帶來(lái)更勝一籌的用戶(hù)體驗

雖然用戶(hù)體驗由于應用程序的不斷發(fā)展而不斷變化，但是有一件事情始終不變：用戶(hù)體驗在響應速度上十分依賴(lài)于單線(xiàn)程計算性能。諸如人工智能(AI)和增強現實(shí)(AR)之類(lèi)的高級用途將對用戶(hù)體驗不斷提出更高要求。然而，手機市場(chǎng)很快就提醒我們：發(fā)熱量限制了設備能夠實(shí)現的性能大小。熱效率問(wèn)題的范圍已經(jīng)超出了手機市場(chǎng)，它在汽車(chē)和筆記本電腦等其他市場(chǎng)也是不容忽視的一大因素。

為了克服該問(wèn)題，big.LITTLE依靠動(dòng)態(tài)電壓/頻率調節(DVFS)等技術(shù)，可以實(shí)現兩個(gè)互補的性能域，其中每個(gè)性能域都能一致地調節電壓和頻率。而DynamIQ 通過(guò)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)行調節，并獲得更佳的精細程度，比以前的 Cortex-A 四核心集群在調節精度方面可獲得多達4倍的提升。

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

通過(guò)先進(jìn)的電源管理功能實(shí)現更高的能效

在監控管理系統升級后，大小CPU之間所有任務(wù)轉移現在都可以通過(guò)共享內存在單個(gè)CPU集群之內進(jìn)行，從而提升了能效。共享數據在“大”CPU 和“小”CPU 之間的轉移也可以在單個(gè)集群之內進(jìn)行。從系統角度來(lái)看，這減少了數據流量，從而減少了功耗，帶來(lái)了整體系統效率的優(yōu)勢。

此外，DynamIQ big.LITTLE 系統還受益于在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)而可以在集群內進(jìn)行更大量的異構處理，這樣可以減少對外部存儲器的訪(fǎng)問(wèn)，從而減少運行某些應用程序時(shí)系統使用的功耗。這也意味著(zhù)減少了 CPU的數據等待時(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 系統的設計能夠加快在不同 CPU 電源狀態(tài)(例如開(kāi)機、關(guān)機和休眠)之間的轉換速度。這縮短了 CPU 進(jìn)入待機模式或掉電模式所花費的時(shí)間，從而讓進(jìn)/出待機狀態(tài)的轉換更加高效。此外，還有一項自動(dòng)內存功耗管理功能，它可以根據 CPU 上運行的應用程序的類(lèi)型，智能地調整集群中可用的本地內存量。